远距离多通道数据采集控制系统
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摘要
本文根据某研究所爆炸冲击波场多参数测试的项目需求，针对当前爆炸场测量中存在通用测试系统布设不便、存储测试系统需要回收读数的问题，综合运用了数据采集技术、存储测试技术与无线和光纤通信技术，设计了一种用于爆炸场的远距离多通道数据采集系统。准确测量爆炸产生的各种冲击波超压、振动、时间等参量，可以为爆炸武器研制过程中的爆炸类型判别、威力对比、性能评价提供依据，对我国国防建设具有重要意义。
本测试系统主要由现场测试装置和主控台组成，两者之间是由光纤或无线进行通信的。本文主要介绍系统主控台的硬件电路和软件设计与实现。硬件主要由以下几部分组成：采集控制电路，无线通信设备、光纤通信设备和计算机等。采集控制电路部分采用可编程逻辑器件（CPLD）作为控制核心，采用VHDL硬件描述语言在ISE9.1开发环境下编程实现对光纤数据采集的控制；本文运用了无线和光纤两种通信方式，适用于不同的测试场合。无线传输技术在系统中的应用主要是测试前对测试装置的参数设置、触发控制和测试后数据回读，而对于无线通信不便的情况下使用光纤通信进行实时传输数据；而计算机主要是整个系统的控制平台。
系统上位机软件是在美国国家仪器（NI）公司的软件LabVIEW8.2开发环境中设计的，对数据采集系统控制面板和框图进行了设计，实现了数据采集控制、波形显示和数据的分析处理的功能，界面友好、直观；实验结果表明，利用无线和光纤传输技术设计的数据采集控制系统,实现了远距离控制与多通道采集，采样率完全达到了课题所要求的1MHz，同时也证明了论文所选方案的可行性和实用性。
According to the demand for the multi-parameter test of the blast field and againsting theproblem of the universal test system emplaced inconveniently and the stored testing systemneed to be recycled, this paper combined data collection technology、the test technology andthe telemetry technology, and designed a long-range multi-channel data acquisition system forthe explosive field .The accurate measurement of Various parameters produced by explosiveblasting, may provide the basis for distinguishing the types of the explosive,the powercontrast of the explosive and the performance evaluation in the weapons research process.Which has great significance to China's national defense construction.
This test system mainly consists of the field test devices and the main console, whichcommunications by fiber optic or wireless. This paper describes the hardware circuit andsoftware design and implementation of the system control section (the main console). Thehardware consists of the following components: acquisition and control circuits, wirelesscommunication equipment, fiber optic communications equipment ,a computer and Etc.Acquisition control circuit uses a programmable logic device (CPLD) as the core of control.VHDL hardware description language programming in ISE9.1 development environment tocontrol fiber optic data acquisition. This system used of wireless and fiber-optic two means ofcommunication, to applie to test for different occasions. Applications of wireless transmissiontechnology in the system mainly are setting the parameters of the probed and trigger controlbefore test and data read back after test. Inconvenience to the wireless communication, we useof optical fiber communication real-time transmission of data. And the computer is controlplatform of the entire system.
System PC software design the control panel and block diagram of the data acquisitionsystem,in National Instruments (NI) software LabVIEW8.2 development environment. To achieve the features of facilitating data acquisition and control, waveform display and analysisof the data processing. The interface is friendly and intuitive. Experimental results show thatmulti-channel data acquisition and control system designed by wireless and fiber optictransmission technology achieved remote control and acquisition. The sampling rate fullymeet 1MHz. Which also show that the program the papers selected feasibility and practicality.
本测试系统主要由现场测试装置和主控台组成，两者之间是由光纤或无线进行通信的。本文主要介绍系统主控台的硬件电路和软件设计与实现。硬件主要由以下几部分组成：采集控制电路，无线通信设备、光纤通信设备和计算机等。采集控制电路部分采用可编程逻辑器件（CPLD）作为控制核心，采用VHDL硬件描述语言在ISE9.1开发环境下编程实现对光纤数据采集的控制；本文运用了无线和光纤两种通信方式，适用于不同的测试场合。无线传输技术在系统中的应用主要是测试前对测试装置的参数设置、触发控制和测试后数据回读，而对于无线通信不便的情况下使用光纤通信进行实时传输数据；而计算机主要是整个系统的控制平台。
系统上位机软件是在美国国家仪器（NI）公司的软件LabVIEW8.2开发环境中设计的，对数据采集系统控制面板和框图进行了设计，实现了数据采集控制、波形显示和数据的分析处理的功能，界面友好、直观；实验结果表明，利用无线和光纤传输技术设计的数据采集控制系统,实现了远距离控制与多通道采集，采样率完全达到了课题所要求的1MHz，同时也证明了论文所选方案的可行性和实用性。
According to the demand for the multi-parameter test of the blast field and againsting theproblem of the universal test system emplaced inconveniently and the stored testing systemneed to be recycled, this paper combined data collection technology、the test technology andthe telemetry technology, and designed a long-range multi-channel data acquisition system forthe explosive field .The accurate measurement of Various parameters produced by explosiveblasting, may provide the basis for distinguishing the types of the explosive,the powercontrast of the explosive and the performance evaluation in the weapons research process.Which has great significance to China's national defense construction.
This test system mainly consists of the field test devices and the main console, whichcommunications by fiber optic or wireless. This paper describes the hardware circuit andsoftware design and implementation of the system control section (the main console). Thehardware consists of the following components: acquisition and control circuits, wirelesscommunication equipment, fiber optic communications equipment ,a computer and Etc.Acquisition control circuit uses a programmable logic device (CPLD) as the core of control.VHDL hardware description language programming in ISE9.1 development environment tocontrol fiber optic data acquisition. This system used of wireless and fiber-optic two means ofcommunication, to applie to test for different occasions. Applications of wireless transmissiontechnology in the system mainly are setting the parameters of the probed and trigger controlbefore test and data read back after test. Inconvenience to the wireless communication, we useof optical fiber communication real-time transmission of data. And the computer is controlplatform of the entire system.
System PC software design the control panel and block diagram of the data acquisitionsystem,in National Instruments (NI) software LabVIEW8.2 development environment. To achieve the features of facilitating data acquisition and control, waveform display and analysisof the data processing. The interface is friendly and intuitive. Experimental results show thatmulti-channel data acquisition and control system designed by wireless and fiber optictransmission technology achieved remote control and acquisition. The sampling rate fullymeet 1MHz. Which also show that the program the papers selected feasibility and practicality.
引文
[1]GJB 5212-2004云爆弹定型试验规程
[2]祖静,申湘南,张文栋.存储测试技术[J].测试技术学报.1994.(02):38～43
[3]俞晓蓉.内弹道存储测试系统的设计与仿真[D].硕士学位论文.南京理工大学.2008
[4]杨泽望，潘保清，孙鹏举.基于存储测试技术的强冲击波测量系统的设计与应用[J].飞行器测控学报.2005.6.24(3):84-88.
[5]颜景龙.炸药装药力测试研究课题总结报告.华北工学院，1998．12.
[6]王文松.冲击波压力场信号采集系统设计[D].重庆大学硕士学位论文.2006.
[7]油井模拟装置项目科学技术总结．太原机械学院，1993．6
[8]沈兰荪．数据采集技术[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，1990.5
[9]赵新民.智能仪器原理及设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 1990
[10]何小廷著．电子系统设计[M]．浙江：浙江大学出版社，1990.3
[11]安梁恺.国外航空试验与测控技术集成化综述[R]，航空信息研究报告.中国航空工业总公司第628研究所.1997.
[12]刘伟．引信全弹道参数测试技术研究：[D].北京：北京理工大学机电工程学院，2000
[13]沈兰荪．数据采集与处理[M]．能源出版社．1987.10
[14]张伦，李镇远．自动测试系统[M]．北京：国防工业出版社．1978.6
[15]池田宏明编．测试的智能化技术．日本千夜大学工学部电子工学科，1987.7
[16]数据采集仪器登等新阶.电子产品世界EDA，1998，（5）：36～38
[17]韩正之，梁炎隧．超高速数据采集系统的优化设计[J]．电子测量技术，1997,(4):20～23
[18]于志坚，房鸿瑞.遥测技术的回顾与展望[J].无线电工程，2005(11)：1~3
[19]崔吉俊.火箭导弹测试技术[M].国防工业出版社，1999.
[20]马游春.微型高过载存储测试系统研究[D].华北工学院学位论文，2003.
[21]祖静,申湘南,张文栋.存储测试系统的设计理论及其应用[M].高等教育出版社，2002.
[22]尹继春，SDH和WDM光纤技术的应用与对比分析[J].电力系统通信.2011
[23]孙万荣,孙肖子.数据采集系统中触发采集控制电路的设计[J].电子技术应用.1997.9.35-36.
[24]谭震.数据采集中触发同步和精确定时的实现[J].自动化仪表.1998.5:8-10.
[25]王荣良主编.计算机接口技术[M].北京：电子工业出版社，2003.6
[26]黄正谨，徐坚.CPLD系统设计技术入门与应用[M].北京：电子工业出版社，2002.9
[27]谈世哲，李健，管殿柱.基于Xilinx ISE的FPGA/CPLD设计与应用.北京：电子工业出版社，2009.8
[28]李丹荣，王新第，杜维.光电耦合器的实用技巧[J].自动化仪表，2003,24（6）.
[29]何金良.电磁兼容概论.北京：科学出版社.2010.
[30]闫继送，胡为良，胡鹏浩，军用光电测量仪器的电磁兼容性设计[J]，电子质量，2005.05
[31]王艳春，祖静，崔春生，印制电路板的电磁兼容性设计[J]，计量与测试技术，2011,38( 1),47~48.
[32]白同云.电磁兼容设计[M].北京：北京邮电大学出版社.2011.
[33]Clayton R.Paul. Introduction to Electromagnetic Compatibility机械工业出版社，2006.8：261-288
[34]肖青，基于CPLD和虚拟仪器的信号源系统设计[D].南京航空航天大学硕士论文.2011.
[35]陈锡辉.张银鸿，LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通[M].北京：清华大学出版社2007.7
[36]Learning with LabVIEW 7 Express，Robert H. Bishop.Publishing House of ElectronicsIndustry.2005.8.
[37]LabVIEW for Everyone.Graphical Programming Made Easy and Fun .ThirdEdition .2008.6
[38]National Instrument Corporation. Instrument Control Technologies For Any Bus.AnyLanguage，2008
[39]赵会兵.虚拟仪器技术规范与系统集成[M].北京：清华大学出版社，2003
[40]彭波，数据结构. [M].北京：电子工业出版社，2008.9
[41]王玉伟，基于LabVIEW的测试软件设计[D].中北大学硕士学位论文.2009.
[42]严蔚敏，吴伟民．数据结构[M]．北京：清华大学出版社，1996
[43]张哲．冲击波无线传感器节点的设计与实现．[D].中北大学硕士学位论文.2009.
[44]刘月红，陆绮荣．基于LabVIEW的误码仪研究与实现．[J].计算机光盘软件与应用.2011.12
[2]祖静,申湘南,张文栋.存储测试技术[J].测试技术学报.1994.(02):38～43
[3]俞晓蓉.内弹道存储测试系统的设计与仿真[D].硕士学位论文.南京理工大学.2008
[4]杨泽望，潘保清，孙鹏举.基于存储测试技术的强冲击波测量系统的设计与应用[J].飞行器测控学报.2005.6.24(3):84-88.
[5]颜景龙.炸药装药力测试研究课题总结报告.华北工学院，1998．12.
[6]王文松.冲击波压力场信号采集系统设计[D].重庆大学硕士学位论文.2006.
[7]油井模拟装置项目科学技术总结．太原机械学院，1993．6
[8]沈兰荪．数据采集技术[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，1990.5
[9]赵新民.智能仪器原理及设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 1990
[10]何小廷著．电子系统设计[M]．浙江：浙江大学出版社，1990.3
[11]安梁恺.国外航空试验与测控技术集成化综述[R]，航空信息研究报告.中国航空工业总公司第628研究所.1997.
[12]刘伟．引信全弹道参数测试技术研究：[D].北京：北京理工大学机电工程学院，2000
[13]沈兰荪．数据采集与处理[M]．能源出版社．1987.10
[14]张伦，李镇远．自动测试系统[M]．北京：国防工业出版社．1978.6
[15]池田宏明编．测试的智能化技术．日本千夜大学工学部电子工学科，1987.7
[16]数据采集仪器登等新阶.电子产品世界EDA，1998，（5）：36～38
[17]韩正之，梁炎隧．超高速数据采集系统的优化设计[J]．电子测量技术，1997,(4):20～23
[18]于志坚，房鸿瑞.遥测技术的回顾与展望[J].无线电工程，2005(11)：1~3
[19]崔吉俊.火箭导弹测试技术[M].国防工业出版社，1999.
[20]马游春.微型高过载存储测试系统研究[D].华北工学院学位论文，2003.
[21]祖静,申湘南,张文栋.存储测试系统的设计理论及其应用[M].高等教育出版社，2002.
[22]尹继春，SDH和WDM光纤技术的应用与对比分析[J].电力系统通信.2011
[23]孙万荣,孙肖子.数据采集系统中触发采集控制电路的设计[J].电子技术应用.1997.9.35-36.
[24]谭震.数据采集中触发同步和精确定时的实现[J].自动化仪表.1998.5:8-10.
[25]王荣良主编.计算机接口技术[M].北京：电子工业出版社，2003.6
[26]黄正谨，徐坚.CPLD系统设计技术入门与应用[M].北京：电子工业出版社，2002.9
[27]谈世哲，李健，管殿柱.基于Xilinx ISE的FPGA/CPLD设计与应用.北京：电子工业出版社，2009.8
[28]李丹荣，王新第，杜维.光电耦合器的实用技巧[J].自动化仪表，2003,24（6）.
[29]何金良.电磁兼容概论.北京：科学出版社.2010.
[30]闫继送，胡为良，胡鹏浩，军用光电测量仪器的电磁兼容性设计[J]，电子质量，2005.05
[31]王艳春，祖静，崔春生，印制电路板的电磁兼容性设计[J]，计量与测试技术，2011,38( 1),47~48.
[32]白同云.电磁兼容设计[M].北京：北京邮电大学出版社.2011.
[33]Clayton R.Paul. Introduction to Electromagnetic Compatibility机械工业出版社，2006.8：261-288
[34]肖青，基于CPLD和虚拟仪器的信号源系统设计[D].南京航空航天大学硕士论文.2011.
[35]陈锡辉.张银鸿，LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通[M].北京：清华大学出版社2007.7
[36]Learning with LabVIEW 7 Express，Robert H. Bishop.Publishing House of ElectronicsIndustry.2005.8.
[37]LabVIEW for Everyone.Graphical Programming Made Easy and Fun .ThirdEdition .2008.6
[38]National Instrument Corporation. Instrument Control Technologies For Any Bus.AnyLanguage，2008
[39]赵会兵.虚拟仪器技术规范与系统集成[M].北京：清华大学出版社，2003
[40]彭波，数据结构. [M].北京：电子工业出版社，2008.9
[41]王玉伟，基于LabVIEW的测试软件设计[D].中北大学硕士学位论文.2009.
[42]严蔚敏，吴伟民．数据结构[M]．北京：清华大学出版社，1996
[43]张哲．冲击波无线传感器节点的设计与实现．[D].中北大学硕士学位论文.2009.
[44]刘月红，陆绮荣．基于LabVIEW的误码仪研究与实现．[J].计算机光盘软件与应用.2011.12
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