基于FPGA的多通道橇載數據采集存儲系統設計
電子技術應用
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 儀器與電子學院；2.中北大學省部共建動態測技術國家重點實驗室
摘要： 針對火箭橇試驗極端環境下數據測量難、精確度不高等問題，設計了一種基于FPGA的多通道、高精度數據采集存儲系統。該系統能夠對傳感器輸出的模擬信號進行調理，以FPGA作為主控芯片，控制兩片AD7606芯片對12個通道進行同步采集，將采集的數據進行實時處理并存儲至Flash芯片。PC端的上位機可以對存儲至Flash的數據進行回讀，并將數據解析繪圖。并通過灌封工藝使系統具有抗高沖擊、高過載的特性。經試驗表明，該系統實現了12路通道的實時同步采集，測量結果非線性誤差不大于1%，能夠滿足火箭橇試驗環境下數據采集與存儲的可靠性要求。
中圖分類號：TH85+5 文獻標志碼：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的多通道橇載數據采集存儲系統設計[J]. 電子技術應用，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.
中文引用格式： 余杰，王健，侯姝悅，等. 基于FPGA的多通道橇載數據采集存儲系統設計[J]. 電子技術應用，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
火箭橇試驗是一種在地面上進行的高速動態試驗，它使用火箭發動機作為動力源，推動滑車在專用軌道上高速前進，以模擬飛行器或武器系統在實際飛行中的空氣動力學特性和動態響應[1]。
在這種高速、高動態的試驗環境下，數據測量面臨多重挑戰。首先，極端的速度和加速度會導致測量設備承受巨大的物理應力，這可能影響其精度和穩定性[2-3]。其次，火箭橇試驗產生的高溫和振動可能會干擾傳感器的正常工作，造成數據誤差。此外，試驗過程中產生的強烈噪聲和電磁干擾也會對數據采集系統造成影響。最后，由于試驗時間短暫、快速變化的條件使得實時數據采集和處理變得復雜[4]，因此導致傳統的測量方法結果不精確、數據存儲難、實時性差、設備體積龐大等。
針對上述問題，本文設計了一種基于FPGA的多通道、微型化的橇載數據采集系統。該系統能在惡劣環境下完成12路通道的同步采集以及大容量存儲，測量的結果非線性誤差不大于1%，能夠滿足火箭橇試驗環境的要求。
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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 儀器與電子學院， 山西 太原 030051；
2.中北大學省部共建動態測技術國家重點實驗室，山西 太原 030051）
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