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一種基于pxi總線的應變測量板卡的制作方法
【專利摘要】一種基于PXI總線的應變測量板卡，包括FPGA電路模塊以及分別與FPGA電路模塊連接的輸入模塊、DSP電路模塊、DA轉換電路模塊、數據總線轉換電路模塊、輸出模塊，輸入模塊的輸入端連接有應變傳感器，DA轉換電路模塊的輸出端連接輸入模塊，FPGA電路模塊的輸出端連接輸出模塊，輸出模塊輸出端連接應變傳感器，數據總線轉換電路模塊輸出端橋接PXI總線接口電路模塊，PXI總線接口電路模塊連接上位機。本實用新型測量精度高，采樣速率快，測量信號實時分析與處理能力強，能夠自動調節電橋平衡，可以滿足不同領域中不同應變傳感器的應變測量需求；包括的輸出模塊能夠實現不同規格的應變傳感器供電，降低了電路系統的復雜度。
【專利說明】—種基于PXI總線的應變測量板卡
【技術領域】:
[0001]本實用新型涉及應變測量領域，特別涉及一種基于PXI總線的應變測量板卡。
【背景技術】:
[0002]PXI是一種以PCI及CompactPCI為基礎再加上一些特有的信號組成的架構。它具有實時處理能力強、傳輸速度快以及擴展性能好等特點，適合試驗、測量與數據采集場合應用，目前已廣泛應用在測試測量領域。應變是機械結構測量與分析的一個重要參數，物體由于外因(受力、濕度、溫度場變化等)而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復到變形前的位置。它反映了物體受外力作用弓I起外形和尺寸變化。應變測量廣泛應用于大型工程結構的應力應變測量中，特別在國防、化工、土木建筑、交通等領域。
[0003]目前一些應變測量系統，測量精度低，采樣速率慢，不能實時的對測量測量信號分析與處理，滿足不了不同領域中對不同應變傳感器的應變測量需求，同時，一些涉及不同規格應變傳感器的測量系統，應變傳感器所需要的電源大小不一，需要多種電源電路供其使用，造成電路系統復雜。
實用新型內容:
[0004]本實用新型提供了一種基于PXI總線的應變測量板卡。以解決現有技術中一些應變測量系統，測量精度低，采樣速率慢，不能實時的對測量信號分析與處理，滿足不了不同領域中對不同應變傳感器的應變測量需求的技術性問題。
[0005]本實用新型的具體技術方案如下:
[0006]一種基于PXI總線的應變測量板卡，包括FPGA電路模塊以及分別與FPGA電路模塊連接的輸入模塊、DSP電路模塊、DA轉換電路模塊、數據總線轉換電路模塊、輸出模塊，輸入模塊的輸入端連接有應變傳感器，DA轉換電路模塊的輸出端連接輸入模塊，FPGA電路模塊的輸出端連接輸出模塊，輸出模塊輸出端連接應變傳感器，數據總線轉換電路模塊輸出端橋接PXI總線接口電路模塊，PXI總線接口電路模塊連接上位機。
[0007]優選地，所述輸入模塊包括依次連接的接口電路單元、信號調理電路單元和AD轉換電路單元，接口電路單元輸入端連接應變傳感器，信號調理電路單元連接DA轉換電路模塊的輸出端，AD轉換電路單元輸出端連接FPGA電路模塊。
[0008]優選地，所述輸出模塊包括橋壓保護電路單元和與其連接的電壓選擇電路單元，橋壓保護電路單元輸入端連接FPGA電路模塊，電壓選擇電路單元輸出端連接應變傳感器。
[0009]優選地，所述數據總線轉換電路模塊采用PCI9054芯片。
[0010]優選地，所述AD轉換電路單元采用高精度低功耗24位AD芯片AD7766。
[0011 ] 優選地，所述DA轉換電路模塊采用高精度DA芯片DAC8653。
[0012]優選地，所述FPGA電路模塊采用Span3E系列芯片。
[0013]優選地，所述DSP電路模塊采用6000系列DSP芯片。[0014]本實用新型所述基于PXI總線的應變測量板卡的有益效果如下:
[0015]1、本實用新型的基于PXI總線的應變測量板卡測量精度高，采樣速率快，能夠自動調節電橋平衡，測量信號實時分析與處理能力強，應用范圍廣，可以滿足不同領域中不同應變傳感器的應變測量需求；
[0016]2、本實用新型包括的輸出模塊能夠實現不同規格的應變傳感器供電，降低了電路系統的復雜度；
[0017]3、本實用新型在DSP+FPGA架構的基礎上，結合總線轉換電路和PXI總線接口電路模塊，利用上位機的資源，提供了一種人機交互友好的PXI應變測量板卡。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0018]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本實用新型。
[0019]圖1為本實用新型的結構框圖；
[0020]圖2為本實用新型的輸入模塊結構框圖；
[0021]圖3為本實用新型的輸出模塊結構框圖。
【具體實施方式】:
[0022]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0023]如圖1-3所示，一種基于PXI總線的應變測量板卡，包括FPGA電路模塊I以及分別與FPGA電路模塊I連接的輸入模塊2、DSP電路模塊3、DA轉換電路模塊4、數據總線轉換電路模塊5和輸出模塊7，輸入模塊2的輸入端連接有應變傳感器6，DA轉換電路模塊4的輸出端連接輸入模塊2，FPGA電路模塊I的輸出端連接輸出模塊7，輸出模塊7輸出端連接應變傳感器6，數據總線轉換電路模塊5輸出端橋接PXI總線接口電路模塊8，PXI總線接口電路模塊8連接上位機9。
[0024]所述輸入模塊2包括依次連接的接口電路單元21、信號調理電路單元22和AD轉換電路單元23。接口電路單元21輸入端連接應變傳感器6，信號調理電路單元22連接DA轉換電路模塊4的輸出端，AD轉換電路單元23輸出端連接FPGA電路模塊I。輸入模塊2主要用于實現各種應變傳感器6輸入信號的采集與調理。其中，接口電路單元21能夠實現多種不同應變傳感器6的匹配和信號采集；信號調理電路單元22主要實現信號的濾波和增益調理，采用高精密的運放芯片；AD轉換電路單元23將模擬信號轉換為數字信號，傳輸給FPGA電路模塊I。
[0025]所述輸出模塊7包括橋壓保護電路單元71和與其連接的電壓選擇電路單元72。橋壓保護電路單元71輸入端連接FPGA電路模塊1，電壓選擇電路單元72輸出端連接應變傳感器6。輸出模塊7主要為不同規格的應變傳感器6供電。其中，橋壓保護電路單元71主要對橋路的電流進行監測，防止電流過大；電壓選擇電路單元72主要根據應變傳感器6的規格，輸出不同的直流電壓，作為應變傳感器6的電源。
[0026]所述DA轉換電路模塊4主要由DA轉換芯片及其外圍電路組成。DSP將計算出電橋不平衡的數字信號補償值傳遞給FPGA，FPGA通過DA轉換電路模塊4將數字補償信號轉換成模擬信號，該模擬信號傳遞到輸入模塊2的信號調理電路單元22，使得電橋電壓平衡。[0027]所述FPGA電路模塊I主要包括輸入模塊控制單元、DA轉換電路控制單元、輸出電路控制單元、DSP通信單元以及數據總線轉換電路通信單元。FPGA電路模塊I用于實現應變測量的可編程控制。
[0028]所述DSP電路模塊3包括實時信號分析單元和處理單元，主要對數字信號進行實時處理和運算。
[0029]所述數據總線轉換電路模塊5包括總線轉換芯片，通過總線轉換芯片，可以實現PXI總線接口電路模塊8與數據總線的轉換。
[0030]本實用新型的實施原理為:
[0031]應變傳感器6的信號輸入,首先經過輸入模塊2,輸入模塊2對應變傳感器6信號進行信號匹配和調理，調理后的信號經過AD轉換電路單元23，將其轉換成數字信號，經過FPGA電路模塊I傳遞給DSP電路模塊3 ；DSP電路模塊3對初始的測量信號分析，判斷應變傳感器6的電橋是否平衡，如果不平衡，通過DA轉換電路模塊將補償電壓反饋給信號調理電路單元22，實現電橋平衡；FPGA電路模塊I將AD轉換電路單元23轉換后的數據傳遞給DSP電路模塊3進行數據信號處理與分析，DSP電路模塊3將處理后的結果經過FPGA電路模塊I和數據總線轉換電路模塊5，傳遞給PXI總線接口電路模塊8，最終由PXI總線接口電路模塊8傳遞給上位機9 ;上位機9根據PXI總線接口電路模塊8的信號，對應變測量結果進行實時顯示和在線分析。此外，FPGA電路模塊I根據應變傳感器6的規格，輸出多種直流電壓作為應變傳感器6的電源。
[0032]在本實施例中，AD轉換電路單元23采用高精度低功耗AD芯片AD7766，數據位數24位，信噪比高，采樣率最高可達125ksps，充分滿足了應變測量領域的信號采集要求；FPGA電路模塊I采用Span3E系列芯片；DSP電路模塊3采用6000系列DSP芯片，主頻高至300MHz,能夠充分滿足應變測量領域的實時信號分析處理和控制需求；總線轉換電路模塊5中，采用總線轉換芯片PCI9054 ;DA轉換電路控制單元的轉換芯片采用DAC8653，數據位數16位，轉換速度快、精度高；輸出模塊7中，橋壓保護電路單元71采用電流監測INA138芯片。
[0033]綜合以上本實用新型的結構與原理可知，本實用新型的基于PXI總線的應變測量板卡測量精度高，采樣速率快，能夠自動調節電橋平衡，測量信號實時分析與處理能力強，應用范圍廣，可以滿足不同領域中不同應變傳感器的應變測量需求；本實用新型包括的輸出模塊能夠實現不同規格的應變傳感器供電，降低了電路系統的復雜度；同時，本實用新型在DSP+FPGA架構的基礎上，結合總線轉換電路和PXI總線接口電路模塊，利用上位機的資源，提供了一種人機交互友好的PXI應變測量板卡。
[0034]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種基于PXI總線的應變測量板卡，其特征在于，包括FPGA電路模塊以及分別與FPGA電路模塊連接的輸入模塊、DSP電路模塊、DA轉換電路模塊、數據總線轉換電路模塊、輸出模塊，輸入模塊的輸入端連接有應變傳感器，DA轉換電路模塊的輸出端連接輸入模塊，FPGA電路模塊的輸出端連接輸出模塊，輸出模塊輸出端連接應變傳感器，數據總線轉換電路模塊輸出端橋接PXI總線接口電路模塊，PXI總線接口電路模塊連接上位機。
2.根據權利要求1的基于PXI總線的應變測量板卡，其特征在于，所述輸入模塊包括依次連接的接口電路單元、信號調理電路單元和AD轉換電路單元，接口電路單元輸入端連接應變傳感器，信號調理電路單元連接DA轉換電路模塊的輸出端，AD轉換電路單元輸出端連接FPGA電路模塊。
3.根據權利要求1或2的基于PXI總線的應變測量板卡，其特征在于，所述輸出模塊包括橋壓保護電路單元和與其連接的電壓選擇電路單元，橋壓保護電路單元輸入端連接FPGA電路模塊，電壓選擇電路單元輸出端連接應變傳感器。
4.根據權利要求1的基于PXI總線的應變測量板卡，其特征在于，所述數據總線轉換電路模塊采用PCI9054芯片。
5.根據權利要求2的基于PXI總線的應變測量板卡，其特征在于，所述AD轉換電路單元采用高精度低功耗24位AD芯片AD7766。
6.根據權利要求1的基于PXI總線的應變測量板卡，其特征在于，所述DA轉換電路模塊采用高精度DA芯片DAC8653。
7.根據權利要求1的基于PXI總線的應變測量板卡，其特征在于，所述FPGA電路模塊采用Span3E系列芯片。
8.根據權利要求1的基于PXI總線的應變測量板卡，其特征在于，所述DSP電路模塊采用6000系列DSP芯片。
【文檔編號】G01B7/16GK203642872SQ201320833245
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】賀惠農, 陳斌, 陳建陽 申請人:杭州億恒科技有限公司