專利名稱：分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號檢測技術(shù)，具體是一種分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
分布式測量系統(tǒng)通常由多個獨立的分布式測量節(jié)點構(gòu)成，其各個分布式測量節(jié)點的位置布置靈活，因而其特別適用于野外的瞬態(tài)信號測量(如瞬態(tài)壓力測量、瞬態(tài)溫度測量、瞬態(tài)振動測量等)。采用分布式測量系統(tǒng)進行瞬態(tài)信號測量的過程中，信號到達各個分布式測量節(jié)點的時刻往往不同，信號到達各個分布式測量節(jié)點的時間差可用于分析信號的傳播特性和場分布特性。然而在現(xiàn)有分布式測量系統(tǒng)中，多個分布式測量節(jié)點采用各自獨立的工作時鐘和獨立的觸發(fā)信號，因而很難獲得信號到達各個分布式測量節(jié)點的時間差。目前，通常采用同步觸發(fā)系統(tǒng)來獲得信號到達各個分布式測量節(jié)點的時間差，所采用的同步觸發(fā)系統(tǒng)主要有引線同步觸發(fā)系統(tǒng)、無線同步觸發(fā)系統(tǒng)、GPS時鐘校準系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)時間同步系統(tǒng)，而以上各種系統(tǒng)都有各自的局限性，具體如下一、引線同步觸發(fā)系統(tǒng)采用并聯(lián)接線端子6進行并聯(lián)接線，并通過弓I線直接將觸發(fā)電信號弓I入各個分布式測量節(jié)點5 (如圖1所示)，以此完成同步觸發(fā)，其同步精度可達到微秒或納秒級。但當分布式測量節(jié)點的位置改變時，需要重新計算線路的長度和接頭的位置，因而造成線路復雜、布線工作量大、測量節(jié)點布置靈活性差。二、無線網(wǎng)絡(luò)時間同步系統(tǒng)的同步精度僅能達到毫秒或幾百微秒，因而其同步精度低，不適用于瞬態(tài)信號測量。三、GPS時鐘校準系統(tǒng)和無線同步觸發(fā)系統(tǒng)需要天線和無線通信，因而其不適用于特殊環(huán)境(如爆炸環(huán)境、掩體環(huán)境、無線電靜默環(huán)境等)。綜上所述，現(xiàn)有同步觸發(fā)系統(tǒng)存在線路復雜、布線工作量大、測量節(jié)點布置靈活性差、同步精度低、以及適用范圍有限的問題。為此有必要發(fā)明一種全新的同步觸發(fā)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有同步觸發(fā)系統(tǒng)存在的上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有同步觸發(fā)系統(tǒng)線路復雜、布線工作量大、測量節(jié)點布置靈活性差、同步精度低、以及適用范圍有限的問題，提供了一種分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)，包括S/V信號轉(zhuǎn)換電路、數(shù)控電流開關(guān)、電流環(huán)路、感應(yīng)觸發(fā)模塊、以及分布式測量節(jié)點；s/v信號轉(zhuǎn)換電路的信號輸出端與數(shù)控電流開關(guān)的信號輸入端連接；數(shù)控電流開關(guān)、感應(yīng)觸發(fā)模塊均串接于電流環(huán)路上；感應(yīng)觸發(fā)模塊的信號輸出端與分布式測量節(jié)點的觸發(fā)信號輸入端連接。所述s/ν信號轉(zhuǎn)換電路、數(shù)控電流開關(guān)、感應(yīng)觸發(fā)模塊均為本領(lǐng)域技術(shù)人員容易實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，可以有多種結(jié)構(gòu)變形。具體工作過程如下S/V信號轉(zhuǎn)換電路接收瞬態(tài)信號，并根據(jù)增益將接收到的瞬態(tài)信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后將電壓信號輸出給數(shù)控電流開關(guān)，由此將數(shù)控電流開關(guān)打開。數(shù)控電流開關(guān)一經(jīng)打開，電流環(huán)路便接通。此時，電流環(huán)路中流過瞬態(tài)電流，感應(yīng)觸發(fā)模塊根據(jù)瞬態(tài)電流的大小輸出電壓信號給各個分布式測量節(jié)點，同時根據(jù)自身的觸發(fā)電壓閾值產(chǎn)生同步觸發(fā)信號，并將同步觸發(fā)信號輸出給各個分布式測量節(jié)點，以此同步觸發(fā)各個分布式測量節(jié)點，從而獲得測量信號到達各個分布式測量節(jié)點的時間差。在此過程中，s/ν信號轉(zhuǎn)換電路可以針對不同的測量環(huán)境，接收和轉(zhuǎn)換不同的瞬態(tài)信號(如斷線信號、光信號、振動信號、壓力信號、電磁信號等)?；谏鲜鲞^程，與現(xiàn)有同步觸發(fā)系統(tǒng)相比，本發(fā)明所述的分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點一、相較于引線同步觸發(fā)系統(tǒng)的并聯(lián)接線方式，本發(fā)明所述的分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)采用了串行環(huán)路的接線方式(即一條電流環(huán)路串行通過各個分布式測量節(jié)點)，因而其線路更簡單，布線工作量更小。二、相較于引線同步觸發(fā)系統(tǒng)的接觸式觸發(fā)方式，本發(fā)明所述的分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)采用了感應(yīng)式觸發(fā)方式(即各個分布式測量節(jié)點通過感應(yīng)電流環(huán)路的電流變化產(chǎn)生同步觸發(fā)信號)，因而其觸發(fā)點沒有固定連線接頭，可以隨意改變各個分布式測量節(jié)點的位置，增強了測量節(jié)點的布置靈活性。三、相較于無線網(wǎng)絡(luò)時間同步系統(tǒng)，本發(fā)明所述的分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)采用電流環(huán)路方式，各個分布式測量節(jié)點感應(yīng)的觸發(fā)信號大小相同，而且測量節(jié)點的數(shù)量變化不會影響電流信號的大小，因而其同步精度更高(其同步精度可達到微秒級)。四、相較于GPS時鐘校準系統(tǒng)和無線同步觸發(fā)系統(tǒng)，本發(fā)明所述的分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)不需要天線和無線通信，同時其可以接收和轉(zhuǎn)換多種瞬態(tài)信號(如斷線信號、光信號、振動信號、壓力信號、電磁信號)，因而其適用于各種特殊環(huán)境(如爆炸環(huán)境、掩體環(huán)境、無線電靜默環(huán)境等)，適用范圍更廣。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計巧妙，有效解決了現(xiàn)有同步觸發(fā)系統(tǒng)線路復雜、布線工作量大、測量節(jié)點布置靈活性差、同步精度低、以及適用范圍有限的問題，適用于瞬態(tài)信號測量。


圖1是現(xiàn)有引線同步觸發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的S/V信號轉(zhuǎn)換電路和數(shù)控電流開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的感應(yīng)觸發(fā)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_S/V信號轉(zhuǎn)換電路，2-數(shù)控電流開關(guān)，3-電流環(huán)路，4-感應(yīng)觸發(fā)模塊，5-分布式測量節(jié)點，6-并聯(lián)接線端子；i為瞬態(tài)電流。
具體實施例方式分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)，包括S/V信號轉(zhuǎn)換電路1、數(shù)控電流開關(guān)2、電流環(huán)路3、感應(yīng)觸發(fā)模塊4、以及分布式測量節(jié)點5 ;S/V信號轉(zhuǎn)換電路I的信號輸出端與數(shù)控電流開關(guān)2的信號輸入端連接；數(shù)控電流開關(guān)2、感應(yīng)觸發(fā)模塊4均串接于電流環(huán)路3上；感應(yīng)觸發(fā)模塊4的信號輸出端與分布式測量節(jié)點5的觸發(fā)信號輸入端連接；
所述S/V信號轉(zhuǎn)換電路I包括光電二極管D1、運算放大器Tl、以及第一-第二電阻R1-R2 ;所述數(shù)控電流開關(guān)2包括固態(tài)繼電器K1、電池B1、以及第三電阻R3 ;運算放大器Tl的正輸入端、光電二極管Dl的正極均接地；運算放大器Tl的負輸入端與光電二極管Dl的負極連接；運算放大器Tl的輸出端通過第一電阻Rl與運算放大器Tl的負輸入端連接；固態(tài)繼電器Kl的正輸入端與運算放大器Tl的輸出端連接；固態(tài)繼電器Kl的負輸入端通過第二電阻R2通過電阻接地；固態(tài)繼電器Kl的兩輸出端、電池B1、第三電阻R3均串接于電流環(huán)路3上；工作時，光電二極管根據(jù)感應(yīng)到的瞬態(tài)光信號產(chǎn)生微小電流，運算放大器將微小電流轉(zhuǎn)換并放大為電壓信號，然后將電壓信號輸出給固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器根據(jù)電壓信號將電流環(huán)路接通。在此過程中，第一電阻的阻值決定運算放大器的增益；
所述感應(yīng)觸發(fā)模塊4包括霍爾電流傳感器S1、電壓比較器T2、第四-第六電阻R4-R6 ；霍爾電流傳感器SI的聚磁環(huán)套接于電流環(huán)路3上；電壓比較器T2的正輸入端與霍爾電流傳感器SI的信號輸出端連接，且電壓比較器T2的正輸入端通過第四電阻R4接地；電壓比較器T2的參考電壓輸出端通過第五電阻R5和第六電阻R6分壓后與電壓比較器T2的負輸入端連接；電壓比較器T2的輸出端作為感應(yīng)觸發(fā)模塊4的信號輸出端；工作時，霍爾電流傳感器通過聚磁環(huán)檢測電流環(huán)路中流過的瞬態(tài)電流，并根據(jù)瞬態(tài)電流的大小輸出電壓信號給電壓比較器。電壓比較器用于控制觸發(fā)電壓閾值，當正輸入端的電壓值大于負輸入端的電壓值時，電壓比較器輸出同步觸發(fā)信號給各個分布式測量節(jié)點。在此過程中，負輸入端的電壓值即是觸發(fā)電壓閾值，其由第五電阻和第六電阻分壓決定；通過將聚磁環(huán)沿電流環(huán)路滑動，可隨意改變各個分布式測量節(jié)點的位置；
具體實施時，第一電阻的阻值為ΙΟΟΙ Ω-ΙΟΟΟΜΩ。第二電阻的阻值根據(jù)固態(tài)繼電器的工作電流大小選擇。電池的電壓和第三電阻的阻值根據(jù)電流環(huán)路的瞬態(tài)電流大小選擇(例如24V的電池配合2 4Ω的電阻可以得到IA的瞬態(tài)電流)。數(shù)控電流開關(guān)也可以采用開關(guān)功率管電路或其他不同形式的程控開關(guān)。感應(yīng)觸發(fā)模塊也可以采用其他的接近式感應(yīng)傳感器和電路。
權(quán)利要求
1.ー種分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于包括S/V信號轉(zhuǎn)換電路(I)、數(shù)控電流開關(guān)(2)、電流環(huán)路(3)、感應(yīng)觸發(fā)模塊(4)、以及分布式測量節(jié)點(5) ;S/V信號轉(zhuǎn)換電路(I)的信號輸出端與數(shù)控電流開關(guān)(2)的信號輸入端連接；數(shù)控電流開關(guān)(2)、感應(yīng)觸發(fā)模塊(4)均串接于電流環(huán)路(3)上；感應(yīng)觸發(fā)模塊(4)的信號輸出端與分布式測量節(jié)點(5)的觸發(fā)信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于所述S/V信號轉(zhuǎn)換電路(I)包括光電ニ極管(D1)、運算放大器(Tl)、以及第一-第二電阻(R1-R2);所述數(shù)控電流開關(guān)(2)包括固態(tài)繼電器(K1)、電池(BI)、以及第三電阻(R3);運算放大器(Tl)的正輸入端、光電ニ極管(Dl)的正極均接地；運算放大器(Tl)的負輸入端與光電ニ極管(Dl)的負極連接；運算放大器(Tl)的輸出端通過第一電阻(Rl)與運算放大器(Tl)的負輸入端連接；固態(tài)繼電器(Kl)的正輸入端與運算放大器(Tl)的輸出端連接；固態(tài)繼電器(Kl)的負輸入端通過第二電阻(R2)通過電阻接地；固態(tài)繼電器(Kl)的兩輸出端、電池(BI)、第三電阻(R3)均串接于電流環(huán)路(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于所述感應(yīng)觸發(fā)模塊(4)包括霍爾電流傳感器(SI)、電壓比較器(T2)、第四-第六電阻(R4-R6);霍爾電流傳感器(SI)的聚磁環(huán)套接于電流環(huán)路(3 )上；電壓比較器(T2 )的正輸入端與霍爾電流傳感器(SI)的信號輸出端連接，且電壓比較器(T2 )的正輸入端通過第四電阻(R4 )接地；電壓比較器(T2)的參考電壓輸出端通過第五電阻(R5)和第六電阻(R6)分壓后與電壓比較器(T2)的負輸入端連接；電壓比較器(T2)的輸出端作為感應(yīng)觸發(fā)模塊(4)的信號輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及信號檢測技術(shù)，具體是一種分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有同步觸發(fā)系統(tǒng)線路復雜、布線工作量大、測量節(jié)點布置靈活性差、同步精度低、以及適用范圍有限的問題。分布式測量中的同步觸發(fā)系統(tǒng)包括S/V信號轉(zhuǎn)換電路、數(shù)控電流開關(guān)、電流環(huán)路、感應(yīng)觸發(fā)模塊、以及分布式測量節(jié)點；S/V信號轉(zhuǎn)換電路的信號輸出端與數(shù)控電流開關(guān)的信號輸入端連接；數(shù)控電流開關(guān)、感應(yīng)觸發(fā)模塊均串接于電流環(huán)路上；感應(yīng)觸發(fā)模塊的信號輸出端與分布式測量節(jié)點的觸發(fā)信號輸入端連接。本發(fā)明適用于瞬態(tài)信號測量。
文檔編號H03K17/90GK103051316SQ20121053175
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者王文廉, 王玉, 賴富文, 張志杰 申請人:中北大學