远距离多通道数据采集控制系统
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本文根据某研究所爆炸冲击波场多参数测试的项目需求,针对当前爆炸场测量中存在通用测试系统布设不便、存储测试系统需要回收读数的问题,综合运用了数据采集技术、存储测试技术与无线和光纤通信技术,设计了一种用于爆炸场的远距离多通道数据采集系统。准确测量爆炸产生的各种冲击波超压、振动、时间等参量,可以为爆炸武器研制过程中的爆炸类型判别、威力对比、性能评价提供依据,对我国国防建设具有重要意义。本测试系统主要由现场测试装置和主控台组成,两者之间是由光纤或无线进行通信的。本文主要介绍系统主控台的硬件电路和软件设计与实现。硬件主要由以下几部分组成:采集控制电路,无线通信设备、光纤通信设备和计算机等。采集控制电路部分采用可编程逻辑器件(CPLD)作为控制核心,采用VHDL硬件描述语言在ISE9.1开发环境下编程实现对光纤数据采集的控制;本文运用了无线和光纤两种通信方式,适用于不同的测试场合。无线传输技术在系统中的应用主要是测试前对测试装置的参数设置、触发控制和测试后数据回读,而对于无线通信不便的情况下使用光纤通信进行实时传输数据;而计算机主要是整个系统的控制平台。系统上位机软件是在美国国家仪器(NI)公司的软件LabVIEW8.2开发环境中设计的,对数据采集系统控制面板和框图进行了设计,实现了数据采集控制、波形显示和数据的分析处理的功能,界面友好、直观;实验结果表明,利用无线和光纤传输技术设计的数据采集控制系统,实现了远距离控制与多通道采集,采样率完全达到了课题所要求的1MHz,同时也证明了论文所选方案的可行性和实用性。
摘要 | 第4-5页 |
Abstract | 第5-6页 |
第一章 绪论 | 第10-16页 |
1.1 课题研究背景及意义 | 第10-11页 |
1.2 国内外研究现状 | 第11-14页 |
1.2.1 存储测试技术的研究现状 | 第11-12页 |
1.2.2 数据采集系统的发展及现状 | 第12-13页 |
1.2.3 遥测系统的发展 | 第13-14页 |
1.3 本论文的主要内容和章节安排 | 第14-16页 |
第二章 总体方案 | 第16-24页 |
2.1 系统技术指标 | 第16页 |
2.2 方案设计思想 | 第16-17页 |
2.3 系统结构组成及主要工作原理 | 第17-19页 |
2.4 主控台各功能模块的设计方案 | 第19-23页 |
2.4.1 主控模块 | 第19-20页 |
2.4.2 无线通信模块 | 第20-21页 |
2.4.3 光纤通信模块 | 第21-22页 |
2.4.4 采集控制电路模块 | 第22页 |
2.4.5 触发模块 | 第22-23页 |
2.4.6 电源及管理模块 | 第23页 |
2.5 本章小结 | 第23-24页 |
第三章 控制单元设计 | 第24-49页 |
3.1 CPLD 控制模块设计 | 第24-33页 |
3.1.1 CPLD 的选型 | 第24-25页 |
3.1.2 EDA 技术及 CPLD 设计流程 | 第25页 |
3.1.3 工作原理及电路 | 第25-29页 |
3.1.4 各功能模块的设计与仿真 | 第29-33页 |
3.2 数字量 I/O 卡与 CPLD 的控制设计 | 第33-36页 |
3.3 触发模块设计 | 第36-37页 |
3.4 无线通信模块设计 | 第37-46页 |
3.4.1 工作原理 | 第37-39页 |
3.4.2 无线模块的选用及特性 | 第39-42页 |
3.4.3 接口设计 | 第42-44页 |
3.4.4 天线的选用 | 第44-46页 |
3.5 电源管理模块 | 第46-47页 |
3.6 本章小结 | 第47-49页 |
第四章 电磁兼容设计 | 第49-60页 |
4.1 电磁兼容概述 | 第49页 |
4.2 PCB 中的电磁兼容设计 | 第49-53页 |
4.2.1 线路板的电磁辐射 | 第50-51页 |
4.2.2 PCB 板的布局布线 | 第51-53页 |
4.3 结构的电磁屏蔽设计 | 第53-58页 |
4.3.1 屏蔽原理 | 第53-56页 |
4.3.2 不完整的屏蔽效能 | 第56-58页 |
4.4 本章小结 | 第58-60页 |
第五章 系统软件设计 | 第60-70页 |
5.1 LABVIEW 简介及相关技术介绍 | 第60-61页 |
5.2 系统软件的功能要求 | 第61-63页 |
5.3 系统软件功能的实现 | 第63-69页 |
5.3.1 数据采集模块 | 第64-65页 |
5.3.2 数据存储模块 | 第65-68页 |
5.3.3 数据分析与处理模块 | 第68-69页 |
5.4 本章小结 | 第69-70页 |
第六章 系统的功能测试 | 第70-76页 |
6.1 电路调试 | 第70页 |
6.2 无线通信测试 | 第70-73页 |
6.3 光纤通信测试 | 第73-75页 |
6.4 本章小结 | 第75-76页 |
第七章 结论 | 第76-78页 |
7.1 论文主要工作总结 | 第76页 |
7.2 本文的创新点击及后期展望 | 第76-78页 |
参考文献 | 第78-81页 |
攻读硕士期间发表的论文及研究成果 | 第81-82页 |
致谢 | 第82页 |
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