基于數(shù)據(jù)流盤(pán)的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.3.1 前面板的設(shè)計(jì)

　　平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮帶寬、采樣速率、分辨率、動(dòng)態(tài)范圍、觸發(fā)、板載內(nèi)存等因素。并且主面板的設(shè)計(jì)除了上面所說(shuō)的那些因素，還包括參數(shù)的配置、功能按鍵、波形顯示窗口和波形的測(cè)量等一系列具體功能的實(shí)現(xiàn)。

　　通過(guò)分析了解示波器的各個(gè)功能模塊，以及結(jié)合傳統(tǒng)示波器的儀器界面，我們?cè)O(shè)計(jì)出了如圖4所示的操作界面，用戶可以直觀地看出示波器上面的各個(gè)功能模塊。

1.3.2 數(shù)據(jù)采集模塊

　　在各個(gè)參數(shù)設(shè)置完成后，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集按鈕可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集流程圖如圖5所示。單次觸發(fā)數(shù)據(jù)采集主要通過(guò)觸發(fā)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)設(shè)置觸發(fā)位置可以實(shí)現(xiàn)雙通道的同步觸發(fā)采集，這使得兩個(gè)通道共用一個(gè)水平時(shí)基，這對(duì)內(nèi)彈道彈丸速度的測(cè)試非常重要，在實(shí)際的測(cè)試中同時(shí)采集彈丸點(diǎn)火信號(hào)和回波信號(hào)可以快速地確定彈丸膛內(nèi)的起始位置。連續(xù)采集的實(shí)現(xiàn)通過(guò)不斷的查詢采集狀態(tài)直至采集完成，同時(shí)繪制波形用以實(shí)現(xiàn)在彈丸發(fā)射前觀察雷達(dá)信號(hào)和炮管內(nèi)低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)，保持雷達(dá)在彈丸徑向運(yùn)動(dòng)方向上。

1.3.3 基于流盤(pán)技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

　　HWS是一種分級(jí)存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，它不僅可以存儲(chǔ)多個(gè)通道的波形數(shù)據(jù)及相關(guān)信息，而且具有數(shù)據(jù)壓縮功能，適用于數(shù)量大的數(shù)據(jù)文件的存取。

　　HWS文件的分層結(jié)構(gòu)依次為：文件、組和數(shù)據(jù)。一個(gè)單一的HWS文件可以包含多個(gè)組，每個(gè)組可以包含多個(gè)波形數(shù)據(jù)。Labwindows/CVI提供了HWS的底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)，這些函數(shù)可以幫助我們實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取功能。具體HWS文件格式波形數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方法為：

　　HWS數(shù)據(jù)格式文件的存儲(chǔ)流程如圖6所示。首先調(diào)用ni HWS_Open File()函數(shù)打開(kāi)一個(gè)待寫(xiě)入的HWS格式文件，其次使用 ni HWS_New Wfm Reference()獲取波形信息及波形屬性信息，最后調(diào)用HWS文件的寫(xiě)入函數(shù)，將數(shù)據(jù)及屬性信息寫(xiě)入文件中。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的主要函數(shù)如表1所示。

2 子系統(tǒng)的測(cè)試及分析

2.1 單次采集測(cè)試

　　單次采集是通過(guò)外場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證子系統(tǒng)各項(xiàng)功能指標(biāo)。如圖7所示，試驗(yàn)時(shí)多普勒測(cè)速雷達(dá)的工作頻率為95GHz，炮口直徑30mm，雷達(dá)與炮口之間的距離為10m，采樣速率20MS/s，采樣時(shí)間是10s，設(shè)置為外部觸發(fā)，觸發(fā)電平為5V，觸發(fā)位置10%，點(diǎn)火裝置第一次輸出3.5V，第二次輸出10V，等待觸發(fā)延時(shí)50s。

　　點(diǎn)擊“單次采集”按鈕后等待觸發(fā)電平，當(dāng)?shù)诙伟聪曼c(diǎn)火裝置后，采集的有效數(shù)據(jù)波形如圖8所示，圖中波形為放大后的波形圖，由于采樣點(diǎn)數(shù)較多，因此需要放大后觀察波形，由圖8可知，有效信號(hào)符合彈丸回波信號(hào)的一般規(guī)律。

　　采集完成后的存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的文件為signal_acquire.hws，如圖9所示，其大小約為200M。

2.2 連續(xù)采集測(cè)試

　　連續(xù)采集主要用于觀察膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)的質(zhì)量，因此可以通過(guò)信號(hào)發(fā)生器對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。將信號(hào)發(fā)生器的兩路正弦信號(hào)接入數(shù)據(jù)獲取模塊，通道0接入2VPP，10kHz的正弦信號(hào)，通道1接入 4VPP，10kHz，占空比為50%的的方波信號(hào)，進(jìn)行連續(xù)采集后獲取到的波形如圖10所示，頻率和占空比測(cè)試結(jié)果如圖11所示。單次采集和連續(xù)采集不能同時(shí)進(jìn)行。由圖10、圖11可知，信號(hào)的波形與設(shè)置波形參數(shù)基本符合。

3 結(jié)論

　　本文介紹了流盤(pán)技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)以及各模塊的設(shè)計(jì)思路，最后通過(guò)實(shí)際獲取波形數(shù)據(jù)示波測(cè)試，說(shuō)明該系統(tǒng)可用于多通道高速連續(xù)大量的數(shù)據(jù)采集示波，較好地解決了在外場(chǎng)內(nèi)彈道試驗(yàn)中對(duì)數(shù)據(jù)采集需要高速、高精度以及較高的數(shù)據(jù)內(nèi)存的需求，為以后的火炮測(cè)試提供了一種新的方法。

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第10期第35頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。