基于數據流盤(pán)的數據采集平臺設計

1.3.1 前面板的設計

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

　　通過(guò)分析了解示波器的各個(gè)功能模塊，以及結合傳統示波器的儀器界面，我們設計出了如圖4所示的操作界面，用戶(hù)可以直觀(guān)地看出示波器上面的各個(gè)功能模塊。

1.3.2 數據采集模塊

　　在各個(gè)參數設置完成后，點(diǎn)擊數據采集按鈕可實(shí)現信號的數據采集，數據采集流程圖如圖5所示。單次觸發(fā)數據采集主要通過(guò)觸發(fā)實(shí)現，通過(guò)設置觸發(fā)位置可以實(shí)現雙通道的同步觸發(fā)采集，這使得兩個(gè)通道共用一個(gè)水平時(shí)基，這對內彈道彈丸速度的測試非常重要，在實(shí)際的測試中同時(shí)采集彈丸點(diǎn)火信號和回波信號可以快速地確定彈丸膛內的起始位置。連續采集的實(shí)現通過(guò)不斷的查詢(xún)采集狀態(tài)直至采集完成，同時(shí)繪制波形用以實(shí)現在彈丸發(fā)射前觀(guān)察雷達信號和炮管內低速運動(dòng)目標回波信號，保持雷達在彈丸徑向運動(dòng)方向上。

1.3.3 基于流盤(pán)技術(shù)的數據存儲設計

　　HWS是一種分級存儲波形數據的數據存儲格式，它不僅可以存儲多個(gè)通道的波形數據及相關(guān)信息，而且具有數據壓縮功能，適用于數量大的數據文件的存取。

　　HWS文件的分層結構依次為：文件、組和數據。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)波形數據。Labwindows/CVI提供了HWS的底層驅動(dòng)函數，這些函數可以幫助我們實(shí)現數據的存取功能。具體HWS文件格式波形數據的存儲方法為：

　　HWS數據格式文件的存儲流程如圖6所示。首先調用ni HWS_Open File()函數打開(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，最后調用HWS文件的寫(xiě)入函數，將數據及屬性信息寫(xiě)入文件中。數據存儲的主要函數如表1所示。

2 子系統的測試及分析

2.1 單次采集測試

　　單次采集是通過(guò)外場(chǎng)試驗驗證子系統各項功能指標。如圖7所示，試驗時(shí)多普勒測速雷達的工作頻率為95GHz，炮口直徑30mm，雷達與炮口之間的距離為10m，采樣速率20MS/s，采樣時(shí)間是10s，設置為外部觸發(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，當第二次按下點(diǎn)火裝置后，采集的有效數據波形如圖8所示，圖中波形為放大后的波形圖，由于采樣點(diǎn)數較多，因此需要放大后觀(guān)察波形，由圖8可知，有效信號符合彈丸回波信號的一般規律。

　　采集完成后的存儲在計算機中的文件為signal_acquire.hws，如圖9所示，其大小約為200M。

2.2 連續采集測試

　　連續采集主要用于觀(guān)察膛內運動(dòng)目標回波信號的質(zhì)量，因此可以通過(guò)信號發(fā)生器對其進(jìn)行測試。將信號發(fā)生器的兩路正弦信號接入數據獲取模塊，通道0接入2VPP，10kHz的正弦信號，通道1接入 4VPP，10kHz，占空比為50%的的方波信號，進(jìn)行連續采集后獲取到的波形如圖10所示，頻率和占空比測試結果如圖11所示。單次采集和連續采集不能同時(shí)進(jìn)行。由圖10、圖11可知，信號的波形與設置波形參數基本符合。

3 結論

　　本文介紹了流盤(pán)技術(shù)的數據采集系統的總體設計以及各模塊的設計思路，最后通過(guò)實(shí)際獲取波形數據示波測試，說(shuō)明該系統可用于多通道高速連續大量的數據采集示波，較好地解決了在外場(chǎng)內彈道試驗中對數據采集需要高速、高精度以及較高的數據內存的需求，為以后的火炮測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。