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基于FPGA的多通道橇載數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電子技術(shù)應(yīng)用

余杰1，2，王健1，2，侯姝悅1，2，段俊萍1，2，張斌珍1，2

1.中北大學(xué) 儀器與電子學(xué)院；2.中北大學(xué)省部共建動(dòng)態(tài)測(cè)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

摘要： 針對(duì)火箭橇試驗(yàn)極端環(huán)境下數(shù)據(jù)測(cè)量難、精確度不高等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的多通道、高精度數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)鞲衅鬏敵龅哪M信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，以FPGA作為主控芯片，控制兩片AD7606芯片對(duì)12個(gè)通道進(jìn)行同步采集，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理并存儲(chǔ)至Flash芯片。PC端的上位機(jī)可以對(duì)存儲(chǔ)至Flash的數(shù)據(jù)進(jìn)行回讀，并將數(shù)據(jù)解析繪圖。并通過(guò)灌封工藝使系統(tǒng)具有抗高沖擊、高過(guò)載的特性。經(jīng)試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了12路通道的實(shí)時(shí)同步采集，測(cè)量結(jié)果非線性誤差不大于1%，能夠滿足火箭橇試驗(yàn)環(huán)境下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)的可靠性要求。

關(guān)鍵詞： 火箭橇試驗(yàn) FPGA 模數(shù)轉(zhuǎn)換采集存儲(chǔ)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH85+5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245951
中文引用格式： 余杰，王健，侯姝悅，等. 基于FPGA的多通道橇載數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(5)：87-92.
英文引用格式： Yu Jie，Wang Jian，Hou Shuyue，et al. Design of multi-channel skid data acquisition system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：87-92.

Design of multi-channel skid data acquisition system based on FPGA

Yu Jie1，2，Wang Jian1，2，Hou Shuyue1，2，Duan Junping1，2，Zhang Binzhen1，2

1.School of Instrument and Electronics， North University of China；2.State Key Laboratory of Dynamic Measurement Technology Jointly Built by North University of China

Abstract： Aiming at the problems of difficult data measurement and low accuracy in the extreme environment of rocket skid test, a multi-channel, high-precision data acquisition and storage system based on FPGA is designed. The system can regulate the analog signal output by the sensor, use FPGA as the main control chip, control two AD7606 chips to synchronize the acquisition of 12 channels, and process the collected data in real time and store it to the Flash chip. The PC host can read back the data stored to Flash and map the data. And through the sealing process, the system has the characteristics of high impact resistance, high overload. The test shows that the system realizes the real-time synchronous collection of 12 channels, and the non-linear error of the measurement results is not more than 1%, which can meet the reliability requirements of data collection and storage in the rocket skid test environment.

Key words : skid test；FPGA；A/D conversion；collection and storage

引言

火箭橇試驗(yàn)是一種在地面上進(jìn)行的高速動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，它使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，推動(dòng)滑車(chē)在專(zhuān)用軌道上高速前進(jìn)，以模擬飛行器或武器系統(tǒng)在實(shí)際飛行中的空氣動(dòng)力學(xué)特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)[1]。

在這種高速、高動(dòng)態(tài)的試驗(yàn)環(huán)境下，數(shù)據(jù)測(cè)量面臨多重挑戰(zhàn)。首先，極端的速度和加速度會(huì)導(dǎo)致測(cè)量設(shè)備承受巨大的物理應(yīng)力，這可能影響其精度和穩(wěn)定性[2-3]。其次，火箭橇試驗(yàn)產(chǎn)生的高溫和振動(dòng)可能會(huì)干擾傳感器的正常工作，造成數(shù)據(jù)誤差。此外，試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)烈噪聲和電磁干擾也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)造成影響。最后，由于試驗(yàn)時(shí)間短暫、快速變化的條件使得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理變得復(fù)雜[4]，因此導(dǎo)致傳統(tǒng)的測(cè)量方法結(jié)果不精確、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)難、實(shí)時(shí)性差、設(shè)備體積龐大等。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的多通道、微型化的橇載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)能在惡劣環(huán)境下完成12路通道的同步采集以及大容量存儲(chǔ)，測(cè)量的結(jié)果非線性誤差不大于1%，能夠滿足火箭橇試驗(yàn)環(huán)境的要求。

本文詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)下載：

http://www.rjjo.cn/resource/share/2000006531

作者信息：

余杰1，2，王健1，2，侯姝悅1，2，段俊萍1，2，張斌珍1，2

（1.中北大學(xué) 儀器與電子學(xué)院，山西太原 030051；

2.中北大學(xué)省部共建動(dòng)態(tài)測(cè)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原 030051）

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