基于FPGA的多通道橇载数据采集存储系统设计
电子技术应用
余杰1，2，王健1，2，侯姝悦1，2，段俊萍1，2，张斌珍1，2
1.中北大学 仪器与电子学院；2.中北大学省部共建动态测技术国家重点实验室
摘要： 针对火箭橇试验极端环境下数据测量难、精确度不高等问题，设计了一种基于FPGA的多通道、高精度数据采集存储系统。该系统能够对传感器输出的模拟信号进行调理，以FPGA作为主控芯片，控制两片AD7606芯片对12个通道进行同步采集，将采集的数据进行实时处理并存储至Flash芯片。PC端的上位机可以对存储至Flash的数据进行回读，并将数据解析绘图。并通过灌封工艺使系统具有抗高冲击、高过载的特性。经试验表明，该系统实现了12路通道的实时同步采集，测量结果非线性误差不大于1%，能够满足火箭橇试验环境下数据采集与存储的可靠性要求。
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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