基于FPGA的飛機電源參數測試設備設計

　　本采集設備主要用于捕獲飛機電源系統的負荷突變、電壓突變，屬于偶發(fā)現象，電源突變頻譜成分高，需要非常高的采樣率。

　　CPCI 電源數據采集卡是本設備的核心關(guān)鍵部分。選用16位高精度數據采集卡，板卡有12 個(gè)同步采樣通道，每個(gè)通道有獨立8 檔程控增益放大器、抗混迭濾波器、過(guò)零比較器、16 位A/D 轉換器和12 通道共享的內置192 核DSP 的FPGA 芯片組成。有效提高了帶寬，滿(mǎn)足板上所有通道同步采集的數據傳輸的需求。主要功能框圖如圖3 所示：

圖3 CPCI 電源數據采集卡功能框圖。

　　信號經(jīng)過(guò)濾波放大之后，通過(guò)A/D 采集；采集結果進(jìn)入FPGA,FPGA 完成大部分的數據處理，將半成品數據的結果通過(guò)高速接口PCIE 總線(xiàn)上傳給上位機，上位機完成最后的數據處理。FPGA 的主要功能包括：光纖通道（FC）數據接收、時(shí)統功能、背板ASB 總線(xiàn)提供100MHz 的時(shí)間標記、數據分析處理（過(guò)零點(diǎn)發(fā)現、數字濾波、數字信號處理）、PCI-E 接口控制。

　　系統采用IRIG-B 時(shí)碼同步機制，通過(guò)以太網(wǎng)或PCM 數據將電源數據、異常事件信息發(fā)送到測試以太網(wǎng)上供地面數據預處理系統使用。

3.傳感器設計

　　交流、直流電壓測量傳感器設計成統一通用的傳感器。

　　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，另一根用于傳感器向采集器發(fā)送數據。傳感器通過(guò)3 個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)進(jìn)行設置，開(kāi)關(guān)帶鎖住功能，防止誤動(dòng)作。傳感器的設置狀態(tài)隨測試數據一起發(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、結束語(yǔ)

　　飛機電源瞬態(tài)特性參數測試設備是對飛機供電系統性能參數測試的主要手段，是保證飛機電氣系統正常運行的重要環(huán)節。本測試設備不僅實(shí)現了測量GJB5189-2003 中規定的一些需采用特殊數據采集和分析方法才能測量的參數，還可以實(shí)時(shí)紀錄多個(gè)通道的信號波形，在飛機供電特性測試時(shí)可以代替示波器、萬(wàn)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(kāi)放、靈活的綜合檢測試驗設備。