一种录波器信号采集系统的制作方法

1.本实用新型涉及信号采集领域，更具体地说，涉及一种录波器信号采集系统。


背景技术：

2.目前我国的高铁、地铁领域自动化程度很高。车、线、网各个子系统都有工业控制系统应用，如：电力监控(supervisory control and data acquisition,scada)系统、防火报警系统(fire alarm system,ifas)、设备监控系统(equipment monitoring and control system)等等。保障其系统的安全，直接关系行业的运行可靠安全。
3.录波器能够通过在线的方式，采集控制系统的特定信号，记录下该系统在正常、非正常甚至出现故障时的保护动作事件量和开关接点状态信息，以便事后追溯非正常、或故障发生的原因，必要时通过计算工具进行模拟计算分析、改进控制系统硬软件，保证控制可靠安全运行。
4.信号采集是一个物理量(如电流、电压等)的获取过程，根据能量守恒定律，采集势必导致该信号物理量改变，这样的变化会引起控制系统运行控制曲线的偏移，有影响稳定或安全隐患。传统录波器采用直接检测控制系统的特定信号，会对控制系统产生影响。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种录波器信号采集系统，其采用与采集信号进行物理连接时不会改变该采集信号的物理量，因此不会影响控制系统的正常运行和安全稳定性。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种录波器信号采集系统，包括：
7.信号隔离补偿模块，用于从控制系统接收采样信号并基于所述采样信号生成与所述采样信号完全相同的第一输出信号和第二输出信号；
8.录波器模块，用于接收所述第一输出信号并基于所述第一输出信号采集并实时显示录波信号；
9.所述控制系统通信连接所述信号隔离补偿模块以接收所述第二输出信号。
10.在本实用新型所述的录波器信号采集系统中，所述信号隔离补偿模块包括：
11.信号采集电路，用于通信连接所述控制系统以接收所述采样信号；
12.信号复制电路，用于复制所述采样信号以生成所述第一输出信号和所述第二输出信号；
13.补偿电路，用于计算所述采样信号与所述第一输出信号和所述第二输出信号的误差，并基于所述误差补偿所述第一输出信号和所述第二输出信号；
14.隔离电路，用于隔离所述采样信号、所述第一输出信号和所述第二输出信号；
15.输出电路，用于将所述第二输出信号返回到所述控制系统；
16.所述信号采集电路通信连接所述控制系统和所述信号复制电路，所述补偿电路通
信连接所述信号采集电路、所述信号复制电路和所述隔离电路，所述隔离电路通信连接所述输出电路和所述录波器模块。
17.在本实用新型所述的录波器信号采集系统中，所述录波器模块包括：
18.数据采集器，用于接收所述第一输出信号并基于所述第一输出信号采集所述录波信号；
19.存储器，用于存储所述录波信号；
20.波形回放显示器，用于显示所述录波信号；
21.数据控制处理器，用于处理所述录波信号并控制所述波形回放显示器实时实现所述录波信号和控制所述存储器存储所述录波信号。
22.在本实用新型所述的录波器信号采集系统中，所述数据控制处理器包括cpu和dsp。
23.在本实用新型所述的录波器信号采集系统中，进一步包括数据传输接口，用于向外部系统传输所述录波信号。
24.实施本实用新型的录波器信号采集系统，不会在信号采集过程对控制系统产生的影响，从而保证了信号采集前后的一致性，真正实现无扰采集、系统稳定、高保真录波的目标。
附图说明
25.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
26.图1是现有技术中控制系统的信号流向图；
27.图2是本实用新型的录波器信号采集系统的第一优选实施例的结构示意图；
28.图3是本实用新型的录波器信号采集系统的第二优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.图1是现有技术中控制系统的信号流向图。如图1所示，在控制系统300内部，信号s1从任意单元cn传送到另一任意单元cn+1。该信号s1可以是数字信号，模拟信号或者网络信号。而本实用新型的录波器信号采集系统的目的就是有效采集该信号s1(即采样信号)，并且避免在信号采集过程对控制系统300产生影响，从而保证了信号采集前后(时域和频域物理量)的一致性，真正实现无扰采集、系统稳定、高保真录波的目标。
31.图2是本实用新型的录波器信号采集系统的结构示意图。如图2所示，本实用新型的录波器信号采集系统，包括：信号隔离补偿模块100和录波器模块200。如图2所示，在控制系统300内部，采样信号s1从任意单元cn传送到另一任意单元cn+1。所述信号隔离补偿模块100与所述控制系统300通信连接以接收所述采样信号s1，并基于所述采样信号s1生成与所述采样信号s1完全相同的第一输出信号s3和第二输出信号s2。所述控制系统300通信连接所述信号隔离补偿模块以接收所述第二输出信号s2。所述录波器模块200用于接收所述第一输出信号s3并基于所述第一输出信号s3采集并实时显示录波信号。
32.从任意单元cn传送到另一任意单元cn+1的采样信号s1在输入信号隔离补偿模块100之后生成了两路相互隔离的且与所述采样信号s1完全相同的第一输出信号s3和第二输出信号s2，并且第一输出信号s3传输到录波器模块200，而第二输出信号s2返回到控制系统300并传送给任意单元cn+1，这样可以确保第一输出信号s3、第二输出信号s2与采样信号s1一致，而第一输出信号s3与采样信号s1一致确保了录波器模块高保真录播回放的实现，第二输出信号s2与采样信号s1一致确保了控制系统300的稳定运行。
33.因此，实施本实用新型的录波器信号采集系统，不会在信号采集过程对控制系统产生的影响，从而保证了信号采集前后(时域和频域物理量)的一致性，真正实现无扰采集、系统稳定、高保真录波的目标。
34.图3是本实用新型的录波器信号采集系统的第二优选实施例的结构示意图。如图3所示，本实用新型的录波器信号采集系统，包括：信号隔离补偿模块100和录波器模块200。所述信号隔离补偿模块100进一步包括信号采集电路110、信号复制电路120、补偿电路130、隔离电路140和输出电路150。如图3所示，在控制系统300内部，采样信号s1从任意单元cn传送到另一任意单元cn+1。所述信号采集电路110用于通信连接所述控制系统300以接收从任意单元cn传送到另一任意单元cn+1的采样信号s1。所述信号复制电路120通信连接所述信号采集电路110以接收并复制所述采样信号s1以生成所述第一输出信号s3和所述第二输出信号s2。所述补偿电路130通信连接所述信号复制电路120和所述信号采集电路110以接收所述第一输出信号s32、所述第二输出信号s2和所述采样信号s1，以用于计算所述采样信号s1与所述第一输出信号s3和所述第二输出信号s2的误差，并基于所述误差补偿所述第一输出信号s3和所述第二输出信号s2。所述隔离电路140电连接所述补偿电路130、所述输出电路和所述录波器模块以用于隔离所述采样信号s1、所述第一输出信号s3和所述第二输出信号s2。所述输出电路150电连接所述控制系统300和所述隔离电路140以接收所述第二输出信号s2并将所述第二输出信号s2返回到所述控制系统并传送给任意单元cn+1。所述录波器模块200同样电连接所述隔离电路140以接收所述第一输出信号s1以基于所述第一输出信号s3采集并实时显示录波信号。
35.在本实用新型的优选实施例中，所述信号采集电路110可以根据采样信号的物理类型(如电流、电压)等选择适合的电流采样电路或电压采样电路，比如分压电阻构成的采样电路。所述信号复制电路120可以根据采样信号的物理类型(如电流、电压)等选择适合的电流镜、电压镜像电路等等构建。所述补偿电路130可以采用任何适合的电流或者电压补偿芯片，例如me2169、sm2396ek、me2170等等，在此不再累述了。所述隔离电路140优选采用光耦隔离电路。所述输出电路150可以采用任何适合的rc输出电路。
36.在本实用新型的优选实施例中，所述录波器模块200可以采用任何适合的已知录波器构建。在本优选实施例中，所述录波器模块200包括：数据采集器210、存储器220、波形回放显示器230、数据控制处理器240。所述数据采集器210用于接收所述第一输出信号并基于所述第一输出信号采集所述录波信号。所述存储器220用于存储所述录波信号。所述波形回放显示器230，用于显示所述录波信号，其可以是显示屏。所述数据控制处理器240用于处理所述录波信号并控制所述波形回放显示器实时实现所述录波信号和控制所述存储器存储所述录波信号。所述数据控制处理器240优选包括cpu和dsp，在cpu和dsp的协同控制下，实时存储在所述存储器220中的所述录波信号可以通过所述波形回放显示器230进行实时
波形显示。在本实用新型的进一步的优选实施例中，所述录波器模块200还可以包括数据传输接口，用于在cpu和dsp的协同控制下，同时向外部系统传输所述录波信号以便进行后续分析处理。
37.在本优选实施例中，所述采样信号s1先进入信号隔离补偿模块100，经过信号复制电路120、补偿电路130处理并经过隔离电路140隔离，然后分别输出所述第一输出信号s3和所述第二输出信号s2。所述第二输出信号s2继续传输给所述另一任意单元cn+1，以保证控制系统300的链路完整和正常工作。所述第一输出信号s3传输给数据采集器210，完成对第一输出信号s3的信号采集。所述数据采集器210将第一输出信号s3输出给cpu和dsp构成的所述数据控制处理器240进数据处理和控制协调，然后输出给存储器220进行数据存储，输出给波形回放显示器230实时波形显示，输出给数据传输接口进行数据分析处理，从而实现录波器的功能。
38.实施本实用新型的录波器信号采集系统，不会在信号采集过程对控制系统产生的影响，从而保证了信号采集前后的一致性，真正实现无扰采集、系统稳定、高保真录波的目标。
39.虽然本实用新型是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。
40.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。