[发明专利]一种基于工业标准的多截面过程数据采集系统

摘要

本发明属于过程参数检测技术领域，涉及一种截面过程数据采集和信号处理技术。基于工业标准的多截面过程数据采集系统主要采用了基于FPGA技术的电路设计和信号预处理方式，以及采用工业标准Compact PCI总线为数据采集系统的系统总线。系统主要由截面敏感电极阵列模块、信号发生及模式选择模块、信号调理模块、AD采集及信号预处理模块、Compact PCI总线和CPU或计算机组成。该发明具有根据被测对象特性可重配置特点，可实现多截面、多类型过程数据采集系统的组合方式，具有高速、并行、多通道、数字化的实时数据采集功能。可用于过程对象空间或截面具有不同特性介质分布或变化的过程监测，可广泛应用于石油、化工、冶金、制药、食品、医疗监测等领域。

主权项

1.一种基于工业标准的多截面过程数据采集系统，包括截面敏感电极阵列模块、信号发生及模式选择模块、信号调理模块、AD采集及信号预处理模块、Compact PCI总线和CPU或计算机模块组成，其特征为：所述的截面敏感电极阵列模块，由1个或1个截面以上的截面敏感电极阵列构成，每个截面分布若干个电极，电极类型根据被测介质敏感特性的不同，配置成电阻、电容或电磁感应电极类型；所述的信号发生及模式选择模块，包括Compact PCI接口、FPGA、信号发生、恒压或恒流源和电极通道选择电路，其中，Compact PCI接口电路用于FPGA电路与CPU或计算机的通信及数据传输；FPGA电路用于控制信号发生和电极通道选择电路，实现系统激励策略及工作模式的选择以及与信号调理模块和AD采集及信号预处理模块之间的协调工作；信号发生电路利用由FPGA电路控制的DDS芯片输出频率可控的激励信号；恒压或恒流源电路用于将信号发生电路产生的激励信号转换为可选择幅值的恒定电压或电流信号；电极通道选择电路用于根据FPGA控制信号建立被选择通道，将恒压或恒流源电路转换的激励信号传送到激励电极；所述的信号调理模块，包括电极驱动、截面选择和差分放大电路，其中，截面选择电路，通过所述的FPGA电路的控制信号实现逻辑地址，对多截面的工作截面进行选择；放大电路，根据所述的FPGA电路所选定的放大倍数，对从电极上采集到的感应信号进行差分放大，输出有效信号；所述的AD采集及信号预处理模块，采用并行同步的工作方式，将经信号调理模块的被测模拟信号转换成数字信号，由FPGA电路分别对各路数字信号进行数字滤波、数字解调、存储预处理，并控制Compact PCI接口电路通过Compact PCI总线传输给CPU或计算机模块。