基于FPGA的飛機(jī)電源參數(shù)測試設(shè)備設(shè)計(jì)

　　本采集設(shè)備主要用于捕獲飛機(jī)電源系統(tǒng)的負(fù)荷突變、電壓突變，屬于偶發(fā)現(xiàn)象，電源突變頻譜成分高，需要非常高的采樣率。

　　CPCI 電源數(shù)據(jù)采集卡是本設(shè)備的核心關(guān)鍵部分。選用16位高精度數(shù)據(jù)采集卡，板卡有12 個(gè)同步采樣通道，每個(gè)通道有獨(dú)立8 檔程控增益放大器、抗混迭濾波器、過零比較器、16 位A/D 轉(zhuǎn)換器和12 通道共享的內(nèi)置192 核DSP 的FPGA 芯片組成。有效提高了帶寬，滿足板上所有通道同步采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。主要功能框圖如圖3 所示：

圖3 CPCI 電源數(shù)據(jù)采集卡功能框圖。

　　信號(hào)經(jīng)過濾波放大之后，通過A/D 采集；采集結(jié)果進(jìn)入FPGA,FPGA 完成大部分的數(shù)據(jù)處理，將半成品數(shù)據(jù)的結(jié)果通過高速接口PCIE 總線上傳給上位機(jī)，上位機(jī)完成最后的數(shù)據(jù)處理。FPGA 的主要功能包括：光纖通道（FC）數(shù)據(jù)接收、時(shí)統(tǒng)功能、背板ASB 總線提供100MHz 的時(shí)間標(biāo)記、數(shù)據(jù)分析處理（過零點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、數(shù)字濾波、數(shù)字信號(hào)處理）、PCI-E 接口控制。

　　系統(tǒng)采用IRIG-B 時(shí)碼同步機(jī)制，通過以太網(wǎng)或PCM 數(shù)據(jù)將電源數(shù)據(jù)、異常事件信息發(fā)送到測試以太網(wǎng)上供地面數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)使用。

3.傳感器設(shè)計(jì)

　　交流、直流電壓測量傳感器設(shè)計(jì)成統(tǒng)一通用的傳感器。

　　傳感器輸入采樣兩個(gè)4 芯航空插頭，每個(gè)航空插頭可接一組三相交流電壓或三路直流電壓。傳感器采用28V 直流供電。

　　傳感器信號(hào)輸出采用光纖與采集器連接。光纖為2.5G 高速光纖2 根。1 根用于采集器向傳感器發(fā)送同步信號(hào)，另一根用于傳感器向采集器發(fā)送數(shù)據(jù)。傳感器通過3 個(gè)按鈕開關(guān)進(jìn)行設(shè)置，開關(guān)帶鎖住功能，防止誤動(dòng)作。傳感器的設(shè)置狀態(tài)隨測試數(shù)據(jù)一起發(fā)送給采集器，連接圖如圖4 所示：

圖4 傳感器與采集器連接圖。

　　三、結(jié)束語

　　飛機(jī)電源瞬態(tài)特性參數(shù)測試設(shè)備是對(duì)飛機(jī)供電系統(tǒng)性能參數(shù)測試的主要手段，是保證飛機(jī)電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。本測試設(shè)備不僅實(shí)現(xiàn)了測量GJB5189-2003 中規(guī)定的一些需采用特殊數(shù)據(jù)采集和分析方法才能測量的參數(shù)，還可以實(shí)時(shí)紀(jì)錄多個(gè)通道的信號(hào)波形，在飛機(jī)供電特性測試時(shí)可以代替示波器、萬用表和頻譜分析儀等儀器、儀表的功能，形成了具有自動(dòng)化、開放、靈活的綜合檢測試驗(yàn)設(shè)備。