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第３期吴邵芳等．基于ＵＳＢ的数据采集系统在工程检测中的应用７７

文章编号：１６７２—８２６２（２００６）０３—７７—０３中图分类号：ＴＰ２７４文献标识码：Ｂ

基于ＵＳＢ的数据采集系统在工程检测中的应用

吴邵芳，孙晓明

（青岛市勘察测绘研究院，山东青岛２６６０３３）

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＵＳＢＤａｔａＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｓｔｉｎｇ

ＷｕＳｈａｏｆａｎｇ，ＳｕｎＸｉａｏｍｉｎｇ

摘要：利用８９ｌ型拾振器实现对振动信号的采样，将ＵＳＢ１００作为ＵＳＢ接口芯片，实现了主机和该系统的高速数据

通讯，采用ＡＴ９０Ｓ８５ｌ５单片机作为核心芯片，完成控制和信号处理。

关键词：工程检测；振动；ＵＳＢ；数据采集；单片机

系统ｌ总体设计２采集系统硬件设计

目前ＵＳＢ数据总线已经普及，由于具有通用、热系统硬件设计分为模拟通道、单片机小系统、ＵＳＢ

插拔、即插即用等优点，非常适合工程建设现场数据采接口模块３个部分。

集的应用。设计时将ＵＳＢ通讯方式引入数据采集系２．１模拟通道

统中，建立基于ＵＳＢ总线的单片机数据采集系统，上传感器采用８９１型拾振器把振动量变为适当的电

位机采用计算机控制，这不仅使得数据采集的质量和信号。多个拾振器输出的多路电信号（位移信号、加速

效率大为提高，同时也节省了硬件投资；下位机选用技度信号）经８９１多路放大器、低通滤波器调整后接人单

术成熟，可靠性高的嵌入式单片机进行控制，利用ＵＳＢ片机系统。

总线实现上位机和下位机之问的数据传输。用于振动测量的仪器应当具有灵敏度高、在需要

整个系统硬件由模拟通道、ＵＳＢ接口的单片机小的频率范围内幅频特性平坦和相频特性为线性（或相

系统和ＰＣ机组成，系统结构简图如图１。移小）以及不能以任何方式改变被测物体的振动规律

等方面的性能。

斟盈：翟｝８９１型测振仪主要用于测量地面，结构物的脉动

或工程振动。拾振器的输出端与放大器的输入端相

；模拟通道尊』机‘彖统连。放大器具有放大，积分和阻抗变换的功能。

一…………ｊＬ…一（１）拾振器

图１振动信号数据采集系统拾振器的任务是把振动量变为适当的电信号。

８９１型拾振器属于动圈往复式拾振器，原理如图２。

模拟通道部分包括传感器（拾振器）、放大器和滤

波器，主要是将需要采集的加速度信号和位移信号转

变为电信号并经放大滤波后输出。采用单片机系统进

行数据采集，利用ＵＳＢ和控制处理器（上位机）通信，

模拟电信号经过Ａ／Ｄ转换后输出到单片机，从而避免

像数据采集卡方式那样需要进行低电平的模拟信号传

送。单片机作为下位机直接控制振动信号的模数转换

与数据传输；ＰＣ机作为上位机完成采集信号的显示，图２拾振器原理示意图