一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置及方法

本发明涉及多通道信号采集，尤其涉及一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置及方法。

背景技术：

1、为了准确描述装甲车辆内部关键部件在冲击损伤试验中前后的损伤状态，需要测量多种参数。

2、目前，该类测试的整体持续时间较长，高达3到4小时，但测试中需要采集的有效信号累计时长要小的多，通用型的存储采集装置一直处于采集存储状态的工作模式下会产生大量的冗余数据，有效数据占比不到1％；常规的自动触发采集方法中，大多为单一判据，在冲击损伤环境中误触发率较大，且测试过程中，存在单发战斗部打击与多发战斗部打击的情况，所要采集的信号长度也不一致，设置固定的采集时长会造成信号冗余或有效信号不完整的情况。

3、因此，为解决上述问题，本申请从冲击损伤测试环境下的可靠触发采集和数据长度自适应存储两个方面提出的一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置及方法，能够在冲击损伤环境下对瞬态变化信号进行存储式采集，具有有良好的抗干扰性，对有效数据进行自适应存储，减少数据冗余，提高后期数据处理效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置，包括依次连接的传感器单元、采集单元和上位机；

4、所述传感器单元包括加速度传感器、应变传感器和冲击波传感器；

5、所述采集单元包括模拟调理电路、ad采集转换电路、ddr动态缓存模块、算法处理模块、sd卡静态存储器和以太网通信接口；

6、所述加速度传感器、应变传感器和冲击波传感器均与模拟调理电路连接，所述模拟调理电路与ad采集转换电路连接，所述ad采集转换电路与ddr动态缓存模块连接，所述ddr动态缓存模块分别与算法处理模块和sd卡静态存储器连接，所述sd卡静态存储器通过以太网通信接口与上位机连接。

7、本发明还提供了一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置的采集方法，包括以下步骤：

8、步骤1、基于联合智能触发模块和外部减振结构软硬协同的抗干扰触发采集方法：通过对冲击测试环境针对性的多向减振基座结构设计与通过仿真分析的电路板减振布局来降低干扰信号的耦合；并且，通过基于被测信号多个特征的组合判据的联合智能触发方法对采集信号进行可靠触发，由此达到能够在冲击损伤测试环境下进行抗干扰采集的目的；

9、步骤2、给出数据长度自适应存储方法：通过联合智能触发模块对信号进行实时判断识别，触发前缓存模块对信号进行循环存储，当触发信号达到时，联合智能触发模块同时对有效信号持续时间进行计数，根据最后的标记时长来确定最终缓存的数据量大小，以此减少后续有效数据提取的效率。

10、优选地，在步骤1中，通过仿真得出不同约束方式的电路板在冲击损伤环境下应变、加速度大小分布情况，对底板和采集板卡各区域划分为多个稳定等级，然后根据区域划分，将电子元器件按照重要程度和易损特性进行布局。

11、优选地，在步骤1中，针对冲击损伤环境下测量的冲击波、加速度信号特性提出基于被测信号多个特征的组合判据的联合智能触发模块，其中，信号特征包括：上升时间、持续时间、基于多窗口累加、均值能量变化和多通道独立判断、基于相关性的联合触发判断。

12、优选地，联合智能触发模块对噪声信号、冲击波信号、加速度信号的上升时间、持续时间进行记录并识别判断；通过三窗口累加后取均值的方法记录实时信号的能量变化；当有通道触发时，联合智能触发模块能根据多个通道的触发情况来判断是否为有效触发。

13、优选地，在步骤2中，根据每次信号触发时，联合智能触发模块记录的有效信号持续时长，自适应记录每次存储的数据量大小，能够在面对整体测试时间较长、有效信号时长不一的情况下显著提高后期数据处理效率。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、1、本发明的采集装置，结构小巧、功能集成度高，在冲击损伤环境下，能够对装甲车辆内部关键部件受到的冲击加速度、应变量、冲击波信号进行可靠触发，对有效数据进行自适应存储，减少数据冗余，提高后期数据处理效率。

16、2、本发明能够在冲击损伤环境下对瞬态变化信号进行存储式采集，与通用型存储装置相比有良好的抗干扰性，有效改善采集装置在复杂环境下的可靠触发和采集问题。

技术特征：

1.一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置，其特征在于，包括依次连接的传感器单元、采集单元和上位机；

2.根据权利要求1所述的一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置的采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置的采集方法，其特征在于，在步骤1中，通过仿真得出不同约束方式的电路板在冲击损伤环境下应变、加速度大小分布情况，对底板和采集板卡各区域划分为多个稳定等级，然后根据区域划分，将电子元器件按照重要程度和易损特性进行布局。

4.根据权利要求2所述的一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置的采集方法，其特征在于，在步骤1中，针对冲击损伤环境下测量的冲击波、加速度信号特性提出基于被测信号多个特征的组合判据的联合智能触发模块，其中，信号特征包括：上升时间、持续时间、基于多窗口累加、均值能量变化和多通道独立判断、以及基于相关性的联合触发判断。

5.根据权利要求4所述的一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置的采集方法，其特征在于，联合智能触发模块对噪声信号、冲击波信号、加速度信号的上升时间、持续时间进行记录并识别判断；通过三窗口累加后取均值的方法记录实时信号的能量变化；当有通道触发时，联合智能触发模块能根据多个通道的触发情况来判断是否为有效触发。

6.根据权利要求2所述的一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置的采集方法，其特征在于，在步骤2中，根据每次信号触发时，联合智能触发模块记录的有效信号持续时长，自适应记录每次存储的数据量大小，能够在面对整体测试时间较长、有效信号时长不一的情况下显著提高后期数据处理效率。

技术总结
本发明涉及多通道信号采集技术领域，尤其涉及一种面向冲击损伤测试环境的多通道信号采集装置及方法，包括：步骤1、基于联合智能触发模块和外部减振结构软硬协同的抗干扰触发采集方法：通过对冲击测试环境针对性的多向减振基座结构设计与通过仿真分析的电路板减振布局来降低干扰信号的耦合；步骤2、给出数据长度自适应存储方法：通过联合智能触发模块对信号进行实时判断识别，触发前缓存模块对信号进行循环存储，当触发信号达到时，联合智能触发模块同时对有效信号持续时间进行计数。本发明能够在冲击损伤环境下对瞬态变化信号进行存储式采集，与通用型存储装置相比有良好的抗干扰性，有效改善采集装置在复杂环境下的可靠触发和采集问题。

技术研发人员：狄长安,王丹,彭澎,张永建,龙礼
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23