[實用新型]一種分布式無線同步組網的振動信號采集系統

有效

• 申請號: 201820595609.1
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN208765841U
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 王彤;闞伊妮
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

1.一種分布式無線同步組網的振動信號采集系統，其特征在于，所述系統包括分布在各測點的ICP傳感器、耦合與調理電路、嵌入式處理器以及恒流源電源；其中，所述ICP傳感器檢測到的電信號發送給耦合與調理電路，經所述耦合與調理電路將電信號轉化為去除直流偏置分量的有效電信號，所述有效電信號發送給嵌入式處理器中，利用Zigbee無線協議與GPS授時技術，實現多節點分布式同步組網采集功能；所述恒流源電源為所述ICP傳感器供電；

所述耦合與調理電路包括電容C1至C5、電阻R3至R11，兩個運算放大器；其中，電容C1、電阻R3構成的無源RC高通濾波器，利用第一運算放大器設計基于負反饋的電壓跟隨器，用于實現信號的交流耦合；第二運算放大器由電阻R5至R11和電容C2、C3構成差分放大電路，且所述第二運算放大器的共模輸入端接電容并聯電容C4、C5；

所述嵌入式處理器其外圍功能電路包括電源電路、晶振電路、復位電路、啟動模式選擇電路、Zigbee模塊、GPS模塊、SD卡以及差分輸入型模數轉換器；其中，所述Zigbee模塊用于外部通信數據的傳輸，GPS模塊用于實現多模塊的同步組網功能；

所述SD卡用于采集信號的存儲，差分輸入型模數轉換器將經調理后的振動信號轉換為數字信號。

2.根據權利要求1所述的一種分布式無線同步組網的振動信號采集系統，其特征在于，

所述高通濾波器截止頻率為第二運算放大器中，R3＝R5，R4＝R6，C2＝C3，輸入輸出特性如公式(3)所示，

式中：V_OUT表示第二運算放大器的差分輸出值；V_AINP表示同相輸出端；V_AINN表示反相輸出端；V_OCM表示第二運算放大器的共模輸入電壓。

3.根據權利要求2所述的一種分布式無線同步組網的振動信號采集系統，其特征在于，

為保證ICP傳感器輸出信號經信號耦合與調理電路處理后能夠被差分輸入型數模轉換器有效采集，將所述的第二運算放大器的差分輸出V_OUT從[-2.5V+2.5V]轉換為[0V+5V]，其共模輸入電壓V_OCM設定為2.5V。

4.根據權利要求3所述的一種分布式無線同步組網的振動信號采集系統，其特征在于，所述系統還包括高速抗混疊的FIR數字濾波器模塊；

所述FIR數字濾波器模塊采用以下算法對信號進行抗混疊濾波：

式中：x(n)為輸入信號序列；y(n)為輸出信號序列；N為濾波器階數，取奇數值以保證濾波器的對稱性；h(k)為經漢寧窗截短后的沖激響應函數。