多通道多功能数据采集系统设计

摘要

武器装备在进行地面试验的过程中，需要对其关键部件的性能以及多种参数包括姿态、振动、冲击、过载、温度、压力等进行测试，为了解决传统测试系统多台测试设备协同工作带来的麻烦，需要设计一种便携式、集成多种测试功能的综合测试系统，实现各类武器装备地面试验环节中多参数的测试。依据某靶场环境测试系统的具体指标，以及总结多年靶场测试系统的经验，设计了能够采集多种类型传感器信号的数据采集分析仪。该分析仪总共包括32路数据采集通道，每路可对电压、全桥、半桥、四分之一桥、热电偶、IEPE等多种传感器信号进行采集并存储，试验过程中可以通过无线传输方式对数据采集分析仪进行远距离控制，试验结束后通过千兆以太网将采集到的数据上传到计算机，最后通过动力学分析软件对采集数据进行分析，完成对弹箭性能的研究。
　　本文介绍了数据采集分析仪的设计理念和研发过程中需要解决的实际问题；其次，按照模块的设计思路详细介绍了数据采集板卡上的电源模块、激励源模块、基准电源模块、多种传感器信号输入可调模块、信号调理模块、信号采集模块、串行数据高速传输模块、信号存储模块等，还有主控板卡上的FLASH存储模块、千兆以太网数据传输模块和RS485状态配置模块等，并给出详细的设计理念、原理图和调试结果，同时对数据采集分析仪下位机软件部分功能设计思路进行了详细的介绍，包括不同传感器信号的切换、多通道数据采集时序、高速串行数据LVDS传输、并行数据异步存储等等；最后对数据采集分析仪出产试验方案以及实际应用做了简单的介绍。本文所设计的数据采集分析仪具有体积小、质量轻、抗冲击、抗过载、防潮湿、易拆卸等特点，根据其实际采集得到的数据分析，仪器可靠性高达到了设计要求，并且部分指标的设计优于设计要求。

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1绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 未来发展趋势

1.4 主要章节安排

1.5 主要技术指标

2 数据采集存储系统总体设计方案

2.1 系统总体设计

2.2 需要解决的关键技术及器件选择

2.3 本章小结

3 系统硬件设计

3.1 系统电源设计

3.2 系统隔离设计

3.3 可编程激励源设计

3.4 热电偶冷端补偿设计

3.5 信号调理电路设计

3.6 通信电路设计

3.7 控制电路设计

3.8 FLASH存储电路设计

3.9 背板设计

3.10 本章小结

4 系统软件设计

4.1 系统软件设计概述

4.2 数据采集板卡逻辑设计

4.3 主控板卡逻辑设计

4.4 本章小结

5 系统标定与测试

5.1 系统标定的意义与步骤

5.2 系统采集通道标定过程

5.3 系统功能测试

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢