开发24bit 1Mbps 应变采集模块（振动、碰撞采集等应用）
曾经从事过工业数据采集方面的工作，近期稍有点时间，着手开发一款高速高精度应变采集模块，发上来大家讨论讨论，高人不吝指教嘿嘿！！！模块概况如下：
1、使用百兆网口通信。
2、输入微弱模拟信号CMRR做到110DB。
3、针对应变类型传感器的采集模块，增益选择范围为80-250。
4、激励信号幅值可设置，在0-10V，直流激励。
5、具有六线传感器接法，屏蔽层驱动。
6、网口通信速度为4MByte/S。
7、采集速率可设置，最高为2.5Mbps/24bit。
8、具有多种采集方式，定时、软硬件触发、外部触发等模式，可多模块同步触发采集。
9、可灵活组合多模块同步采集。
10、简单易用，通用TCP/IP协议，象labview、vc、QT等等都OK。
开发这个模块的初衷：
1、目前没有这么高性能的应变采集模块，作为工程师的小情怀，希望做有点难度的东西。
2、振动数据采集应用越来越受到重视，同时应变传感器具有高带宽，希望能够应用的领域例如：桥梁振动采集、撞击过程数据采集、断裂瞬间受力采集、共振采集、电机振动采集等等等等等.................
目前正在lay的板子：
最后，请各位高人多多指教、多多指教、多多指教！！！ 最高24bit /2.4Mbps的ADC应该非常贵吧，相应的基准源和电源和前端放大等都非常难搞呀，相比软件那么模拟部分难度太大了。 不知道楼主对传感器选型熟悉不？公司需要采购测试系统，检测机械撞击时的振动、应变、加速度等参数，不知道传感器参数该如何选择呢？有点蒙 loohoo0302 发表于 2018-4-2 19:05
最高24bit /2.4Mbps的ADC应该非常贵吧，相应的基准源和电源和前端放大等都非常难搞呀，相比软件那么模拟部 ...
嗯，模拟部分的器件比较贵，ADC选用AD7760，报价220/pcs了！ mubei 发表于 2018-4-2 19:21
不知道楼主对传感器选型熟悉不？公司需要采购测试系统，检测机械撞击时的振动、应变、加速度等参数，不知道 ...
这个还得看具体的需求了，有时候会自己做传感器，然后标定就可以，主要还是应变传感器，精度较高！ 请问什么是屏蔽层驱动？ PCBBOY1991 发表于 2018-4-2 19:32
请问什么是屏蔽层驱动？
可参考TI ina128仪放规格书里关于屏蔽驱动的内容 colinzhao 发表于 2018-4-2 19:35
可参考TI ina128仪放规格书里关于屏蔽驱动的内容
好的，谢谢。 高不成低不就，高级厂家根本不会用，低级厂家用不起。 loohoo0302 发表于 2018-4-2 19:05
最高24bit /2.4Mbps的ADC应该非常贵吧，相应的基准源和电源和前端放大等都非常难搞呀，相比软件那么模拟部 ...
主要还是adc吧，其它还好 AD7760远远不够：“100 dB SNR at 2.5 MHz output data rate”
也就是说100分贝信噪比的时候才有2.5MHz的输出数据速率，
可是100分贝信噪比勉强接近17BIT，24BIT要相当于144db.
我感觉有18bit的ADC就差不多了，要不传感器选型没匹配好，再改进一下。
期待一下，楼主关于7760的使用心得也记得多多分享 楼上真相了 18161319737 发表于 2018-4-2 19:45
高不成低不就，高级厂家根本不会用，低级厂家用不起。
您对这个熟悉，能否详细说说呢！ loohoo0302 发表于 2018-4-2 19:47
AD7760远远不够：“100 dB SNR at 2.5 MHz output data rate”
也就是说100分贝信噪比的时候才有2.5MHz的输 ...
AD7760已经是目前能买到综合性能最好的片子了，我想关于ADC大家都熟知，ADI关于AD7760的标题可是24bit/2.5M ADC，那么更重要的事情在于应用开发。 fcate 发表于 2018-4-2 19:46
主要还是adc吧，其它还好
低漂移的运放也比较贵，加起来也远超ADC成本！ 外行瞎扯一句，做高速（1M-2M）16/18bit，低速（1-10k）24 bit两个通道更实用一些吧 请教一下楼主，应变传感器用什么呢？这个能测量的应变精度是多少？ zouzhichao 发表于 2018-4-2 20:11
外行瞎扯一句，做高速（1M-2M）16/18bit，低速（1-10k）24 bit两个通道更实用一些吧 ...
嗯，实际上就是这样的，只是通过简单的设置而已！多通道也是，可以很方便地组合！ mubei 发表于 2018-4-2 19:21
不知道楼主对传感器选型熟悉不？公司需要采购测试系统，检测机械撞击时的振动、应变、加速度等参数，不知道 ...
我们专门搞振动测试的，具体什么要求，看看能不能帮到你{:smile:} 我是谁712 发表于 2018-4-2 20:14
请教一下楼主，应变传感器用什么呢？这个能测量的应变精度是多少？
做的这个是通用采集模块，并且可设置增益与激励电压，所以可以采集所有应变类型的传感器信号。你说的应变精度是信号指标吗？ leighdong1 发表于 2018-4-2 20:18
我们专门搞振动测试的，具体什么要求，看看能不能帮到你
嗯，谢谢，如上面所描述的，能帮忙提点建议最好了！ colinzhao 发表于 2018-4-2 20:19
做的这个是通用采集模块，并且可设置增益与激励电压，所以可以采集所有应变类型的传感器信号。你说的应变 ...
整体指标吧，传感器+采集系统一套下来能达到多少分辨率。因为感觉你这个分辨率这么高，很多传感器自身的分辨率都没那么高吧 我是谁712 发表于 2018-4-2 20:23
整体指标吧，传感器+采集系统一套下来能达到多少分辨率。因为感觉你这个分辨率这么高，很多传感器自身的 ...
回复错了，不是分辨率，而是精度 我是谁712 发表于 2018-4-2 20:23
整体指标吧，传感器+采集系统一套下来能达到多少分辨率。因为感觉你这个分辨率这么高，很多传感器自身的 ...
具体的指标还得调试后测试出来才有意义，正如刚才网友回复的，在2.5M的采样率下只能达到100DB的极限，精度会随着采样率的上升而下降，当然，即使下降到17bit，这也是目前能看到的最好的性能了。具体的指标到时候回复你 本帖最后由 leiyitan 于 2018-4-2 20:33 编辑
对楼主这个板子有兴趣，虽然我不是什么xx神，同时感觉楼主这个东西自己个人玩略微需要烧点小钱，当然付出最多还是精力。楼主不介意的话，可否让大家一起参与一下？ colinzhao 发表于 2018-4-2 20:27
具体的指标还得调试后测试出来才有意义，正如刚才网友回复的，在2.5M的采样率下只能达到100DB的极限，精 ...
好的，谢谢哈，因为我的课题是和应变测量有关的，所以比较关心传统的方案能到什么样的精度{:lol:} leiyitan 发表于 2018-4-2 20:30
对楼主这个板子有兴趣，虽然我不是什么xx神，同时感觉楼主这个东西自己个人玩略微需要烧点小钱，当然付出最 ...
lay这个板子可是比较有难度的咯，这种混合信号的板子得结合电路原理才能lay得好，特别是仪放，还得加挡墙，防漏电，散热等等乱七八糟的细节。所以估计别人很难lay得好。 我是谁712 发表于 2018-4-2 20:32
好的，谢谢哈，因为我的课题是和应变测量有关的，所以比较关心传统的方案能到什么样的精度...
你做的是非传统的方案吗？能否分享一二呢！！！ 本帖最后由 knight_avr 于 2018-4-2 20:45 编辑
2.4Msps很难达到17bit 无噪声分辨率（即0.001%FS 的无噪声分辨率）,
你要是在 50ksps如果能做到0.001%FS 的无噪声分辨率就很厉害了
当前NI的类似采集模块，也不便宜，
如果你能达到这个指标， 我买一套玩玩 先MARK。。。板子画的不错 本帖最后由 leiyitan 于 2018-4-2 20:53 编辑
colinzhao 发表于 2018-4-2 20:33
lay这个板子可是比较有难度的咯，这种混合信号的板子得结合电路原理才能lay得好，特别是仪放，还得加挡墙 ...
平时画板子都形成强迫症了，我只要看到别人的板子都想拿来改一番…已经对着楼主这张图意淫改了好多线了。望楼主莫介意哈。 leiyitan 发表于 2018-4-2 20:43
平时画板子都形成强迫症了，我只要看到别人的板子都想拿来改一番…望楼主莫介意 ...
{:titter:} {:titter:} colinzhao 发表于 2018-4-2 19:49
您对这个熟悉，能否详细说说呢！
你心目中的售价多少呢？ colinzhao 发表于 2018-4-2 20:34
你做的是非传统的方案吗？能否分享一二呢！！！
其实我就是个水货烟酒僧啦{:lol:} ，我的研究方向是分布式光纤传感，光纤既作为导光介质，又作为传感单元。
具体传感方式其实和雷达系统差不多，打入一个脉冲光，通过散射光来获取分布式的信息。
这种系统一套下来太贵了（目前基本上都是研究状态，就英国鬼子有公司有产品 ，不过都是只卖服务。有需求他们派人来，一天一万多，哈哈）。
哪天有空可以写个帖子给大家介绍介绍，不过这个方向比较偏光学了（我现在的专业就是光学工程），不知道大家有兴趣不{:lol:} 我是谁712 发表于 2018-4-2 20:56
其实我就是个水货烟酒僧啦 ，我的研究方向是分布式光纤传感，光纤既作为导光介质，又作为传感单元 ...
嗯，了解，光纤测温国内10年前就有产品出来哦，而且一直在卖的，我知道的目前很多大型电厂都有用这个产品。这个跟我目前做的还是不太一样。 18161319737 发表于 2018-4-2 20:53
你心目中的售价多少呢？
这个不会卖多贵的，一两千块最多了 leighdong1 发表于 2018-4-2 20:18
我们专门搞振动测试的，具体什么要求，看看能不能帮到你
我们外企，采购的设备必须是大公司的。
目前还没确认采购要求，所以才咨询下，主要用于机械冲击时机架的 振动、应变、加速度等等。
不知道主要设备指标有哪些 期待楼主完成这个项目 colinzhao 发表于 2018-4-2 21:04
这个不会卖多贵的，一两千块最多了
又换头像了，我是靠头像来识人的。。。
这个头像，简直是崩溃了。。
呵呵，1M采样率还能24bit？只想说别扯蛋，如果你的器件很普通，而又没有其它特别技巧的话，你这达到14b it都很难 colinzhao 发表于 2018-4-2 21:04
嗯，了解，光纤测温国内10年前就有产品出来哦，而且一直在卖的，我知道的目前很多大型电厂都有用这个产品 ...
嗯， 你说的那种应该是用光栅或者珐珀腔来测温的吧，那种一般是用来做点式的，那种已经比较成熟了。还有分布式测温的，有用拉曼做的，全分布式的也比较成熟。
我们现在研究的这种是分布式测应变，一条光纤过去，几公里（通过各种复杂技术，最长的记录是175km，不过性能会打折扣）范围内都能测。
之前说的那个英国佬一天一万，是在一次外场试验中遇到的，用来测地震波。一口井打到地下一两公里，光纤下井，在远处放炮，测光纤的应变来做地质勘探。
当然这只是其中一种场景，其他场景还有很多，比如国防边境监测，电力线监测等等 认识搞压电传感器的哥们儿，他们正缺这种采集器，专用采集每道一两万万元据说，他们现在拿声卡用呢。其实采样速率几十KHz，做成几十到上百道同步采样，可能用处更多些，阵列采集。 liurangzhou 发表于 2018-4-2 21:13
呵呵，1M采样率还能24bit？只想说别扯蛋，如果你的器件很普通，而又没有其它特别技巧的话，你这达到14b it ...
我想你可以从头看下帖子，这个问题是常识了，都是清楚的，并不是在空谈的！ 我是谁712 发表于 2018-4-2 21:14
嗯， 你说的那种应该是用光栅或者珐珀腔来测温的吧，那种一般是用来做点式的，那种已经比较成熟了。还有 ...
我记得就是这种，电厂用来检测油罐或者管路的温度！ colinzhao 发表于 2018-4-2 21:17
我想你可以从头看下帖子，这个问题是常识了，都是清楚的，并不是在空谈的！ ...
呵呵，你到时候做出来试试看吧，这个AD粗看了一下，没有标峰峰值噪声，而且，一般的运放也不允许你达到24位，做应变式传感器的都会知道CS5532这个芯片，这是正儿巴经可以过到22位以上的芯片！ liurangzhou 发表于 2018-4-2 21:29
呵呵，你到时候做出来试试看吧，这个AD粗看了一下，没有标峰峰值噪声，而且，一般的运放也不允许你达到24 ...
嗯，对，5532是用了很多年的方案了，只是采样率比较低。 我是谁712 发表于 2018-4-2 20:56
其实我就是个水货烟酒僧啦 ，我的研究方向是分布式光纤传感，光纤既作为导光介质，又作为传感单元 ...
已经搬好了板凳，请开讲{:lol:} 有必要这么快的采样速率吗？{:smile:} 应变力传感器受应变梁的机械特性和应变片的滞后影响，一般是做不到1K以上的响应的，常用的采样速度最高也就需要10ksps足够了。做振动或模态分析，现在主流方案都用多点激光测振仪，那个上MHz了，不过不需要这种放大器。 目前应变传感器调理采集一体化，多通道扩展和现场使用能力是发展方向。 happymav 发表于 2018-4-2 21:54
应变力传感器受应变梁的机械特性和应变片的滞后影响，一般是做不到1K以上的响应的，常用的采样速度最高也就 ...
你是对的
行业专家分析 期待楼主的测试结果，最近也在搞类似的板子，不过我的是电流测量，理想指标是1Msps, 24bits. 事实上在半导体测试机行业这些指标人家十几二十年前都达到了，不由得感慨差距之大呀 本帖最后由 ilan2003 于 2018-4-2 22:51 编辑
colinzhao 发表于 2018-4-2 21:41
嗯，对，5532是用了很多年的方案了，只是采样率比较低。
CS5532是个好东西啊
楼主板子话的好漂亮，第一看到以太网指示灯采用光电隔离，应该为防雷的作用，看到大部分的以太网指示灯都是独立的，或者没有指示灯。
支持。楼主做出来我买一块儿玩玩。 原理图可以放出来让大家参考一下么 占个位看 学习了，做到这么高精度和高速，我觉得很难啊 ilan2003 发表于 2018-4-2 22:48
CS5532是个好东西啊
楼主板子话的好漂亮，第一看到以太网指示灯采用光电隔离，应该为防雷的作用，看到大 ...
好眼力哦，对应变采集来说，共模是个很困难处理的问题，这个主要还是增加隔离度，EMC也是一方面。 bad_fpga 发表于 2018-4-2 23:14
学习了，做到这么高精度和高速，我觉得很难啊
确实是比较难的，电路反复斟酌N遍了{:biggrin:} 楼主 ，正在用，微弱信号处理中。 ffbiao 发表于 2018-4-3 08:29
楼主 ，正在用，微弱信号处理中。
正在用这样的产品吗？ colinzhao 发表于 2018-4-3 01:24
好眼力哦，对应变采集来说，共模是个很困难处理的问题，这个主要还是增加隔离度，EMC也是一方面。 ...
我也做过很多应变采集的板子，不过都是低速的。 问个小问题，以太网接口插座的LED灯还需要光耦隔离？ 我是谁712 发表于 2018-4-2 21:14
嗯， 你说的那种应该是用光栅或者珐珀腔来测温的吧，那种一般是用来做点式的，那种已经比较成熟了。还有 ...
听你这么一说我都知道是哪家公司了
S开头的 ziruo2002ab 发表于 2018-4-3 17:29
听你这么一说我都知道是哪家公司了
S开头的
哦？你也是研究这个方向的同行吗？感觉在这里很难遇到同行啊，哈哈 liuzq1981 发表于 2018-4-3 16:34
问个小问题，以太网接口插座的LED灯还需要光耦隔离？
防雷用的，雷击会通过LED指示灯引脚把芯片打穿，所以你一般看到的交换机，路由器之类的以太网RJ45插座都是不带指示灯的 AD7760不带片内增益，楼主选择什么型号的放大器呢？放大器的带宽是否能够跟上？
另外Sigma-Delta的AD芯片采样率虽然高但是带宽确实不咋滴。用起来好像芯片内部有个电容的感觉。
楼主为啥不考虑下LTC2500， SAR逐次逼近的ADC。关键是32bit的分辨率啊！这样的话前段放大器就不用放大很多了，甚至不用放大器都有可能。 这么牛逼的帖子，必须拜读 xiaoergao 发表于 2018-4-3 21:49
AD7760不带片内增益，楼主选择什么型号的放大器呢？放大器的带宽是否能够跟上？
另外Sigma-Delta的AD芯片采 ...
嗯，LTC2500也有考虑过，不过最后选了7760 ltc2500 ad4020 24bit/2.5MSPS 毫无意义，你也找不到这样的ADC 以前搞个测材料的应力松弛方案，因为桥式应变片的长期蠕变和零飘和温飘都有点大，长期结果不太理想，国产哪家比较好？或者不是太贵的进口也行。 板凳 如此高的采样频率最好用SAR的ADC，Σδ的到这个速率，信噪比已经惨不忍睹了，别被标称的24位带沟里。就像楼上很多人说的CS5532，速度拉到2000sps，当然这个速率是修改了外部晶振的，信噪比已经远不及STM8L内部的12位ADC+ chengyang79 发表于 2018-4-4 06:49
以前搞个测材料的应力松弛方案，因为桥式应变片的长期蠕变和零飘和温飘都有点大，长期结果不太理想，国产哪 ...
Hbm做得比较好。 ilikemcu 发表于 2018-4-4 08:00
如此高的采样频率最好用SAR的ADC，Σδ的到这个速率，信噪比已经惨不忍睹了，别被标称的24位带沟里。就像楼 ...
真相，sigma-delta adc的基本理论就是低位ADC通过过采样达到高位的效果，而楼主想跳过过采样这个基本点！ 是否可以参考NI的板卡指标做 应变电阻桥的响应速度满足不了你这系统吧，仪放的带宽能满足你的转换速率吗？ marshallemon 发表于 2018-4-4 11:00
应变电阻桥的响应速度满足不了你这系统吧，仪放的带宽能满足你的转换速率吗？ ...
部分应变的响应可以达到数十微秒了，仪放是分立的，带宽是够的！ zzhang_hui 发表于 2018-4-4 10:12
是否可以参考NI的板卡指标做
嗯，NI的挺有参考意义的！ liurangzhou 发表于 2018-4-4 08:11
真相，sigma-delta adc的基本理论就是低位ADC通过过采样达到高位的效果，而楼主想跳过过采样这个基本点！ ...
高位的SAR是这几年才出来，理论上精度稳定性受影响的要素比过采样的多，不过也会试试高位的SAR的！ ilikemcu 发表于 2018-4-4 08:00
如此高的采样频率最好用SAR的ADC，Σδ的到这个速率，信噪比已经惨不忍睹了，别被标称的24位带沟里。就像楼 ...
AD7760在2.5M时可以达到100DB，非常优秀的了！实际测试过与规格书相符！ ilikemcu 发表于 2018-4-4 08:00
如此高的采样频率最好用SAR的ADC，Σδ的到这个速率，信噪比已经惨不忍睹了，别被标称的24位带沟里。就像楼 ...
即便信噪比降低很多，但微积分误差依然比stm8内部AD优秀很多，而且，所有的数据规格书都有给出的！ 兄弟，网线没走差分啊。最好加上阻抗控制。
rtems 发表于 2018-4-4 22:29
兄弟，网线没走差分啊。最好加上阻抗控制。
嗯，谢谢建议，还在不断调整中 chengyang79 发表于 2018-4-4 06:49
以前搞个测材料的应力松弛方案，因为桥式应变片的长期蠕变和零飘和温飘都有点大，长期结果不太理想，国产哪 ...
日本共和，欧美HBM，国产 航天电测 colinzhao 发表于 2018-4-4 22:16
部分应变的响应可以达到数十微秒了，仪放是分立的，带宽是够的！
高速应变桥？可有资料？ 支持一下，好了付费买套硬件。
LabVIEW应用软件我可以帮你做。 学习的 mark happymav 发表于 2018-4-4 22:55
日本共和，欧美HBM，国产 航天电测
兄弟做称重行业的？ 我这面有两片7760，有需要不，以前申请的样片，一直没用上 大家都在讨论AD，我比较好奇楼主怎么电源问题？ colinzhao 发表于 2018-4-2 19:53
AD7760已经是目前能买到综合性能最好的片子了，我想关于ADC大家都熟知，ADI关于AD7760的标题可是24bit/2. ...
2.5M时最多就17BIT
实际上你做产品，我想能有15BIT就是大牛了。 作为工程师的小情怀，希望做有点难度的东西。 我业余帮人做了个声发射传感器检测的设备，传感器信号放大40DB后送入AD7760。做了才发现，太难了，1M采样率，有效信号最好只有14bit样子…… 很厉害，但不知楼主怎么能保证其他噪音的干扰很小！ 牛逼的很 记录 学习以后看结果 数集模块合适就好。 不可能全部用这么高配置的模块吧。 ADS 1675 考虑下？103dB of Dynamic Range at 4MSPS 。 AD7760的官方评估版需要对比验证一下?
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