基于FPGA的多通道橇载数据采集存储系统设计
电子技术应用
余杰1，2，王健1，2，侯姝悦1，2，段俊萍1，2，张斌珍1，2
1.中北大学 仪器与电子学院；2.中北大学省部共建动态测技术国家重点实验室
摘要：针对火箭橇试验极端环境下数据测量难、精确度不高等问题，设计了一种基于FPGA的多通道、高精度数据采集存储系统。该系统能够对传感器输出的模拟信号进行调理，以FPGA作为主控芯片，控制两片AD7606芯片对12个通道进行同步采集，将采集的数据进行实时处理并存储至Flash芯片。PC端的上位机可以对存储至Flash的数据进行回读，并将数据解析绘图。并通过灌封工艺使系统具有抗高冲击、高过载的特性。经试验表明，该系统实现了12路通道的实时同步采集，测量结果非线性误差不大于1%，能够满足火箭橇试验环境下数据采集与存储的可靠性要求。
中图分类号：TH85+5 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245951
中文引用格式：余杰，王健，侯姝悦，等. 基于FPGA的多通道橇载数据采集存储系统设计[J]. 电子技术应用，2025，51(5)：87-92.
英文引用格式：Yu Jie，Wang Jian，Hou Shuyue，et al. Design of multi-channel skid data acquisition system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：87-92.
中文引用格式：余杰，王健，侯姝悦，等. 基于FPGA的多通道橇载数据采集存储系统设计[J]. 电子技术应用，2025，51(5)：87-92.
英文引用格式：Yu Jie，Wang Jian，Hou Shuyue，et al. Design of multi-channel skid data acquisition system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：87-92.
Design of multi-channel skid data acquisition system based on FPGA
Yu Jie1，2，Wang Jian1，2，Hou Shuyue1，2，Duan Junping1，2，Zhang Binzhen1，2
1.School of Instrument and Electronics， North University of China；2.State Key Laboratory of Dynamic Measurement Technology Jointly Built by North University of China
Abstract：Aiming at the problems of difficult data measurement and low accuracy in the extreme environment of rocket skid test, a multi-channel, high-precision data acquisition and storage system based on FPGA is designed. The system can regulate the analog signal output by the sensor, use FPGA as the main control chip, control two AD7606 chips to synchronize the acquisition of 12 channels, and process the collected data in real time and store it to the Flash chip. The PC host can read back the data stored to Flash and map the data. And through the sealing process, the system has the characteristics of high impact resistance, high overload. The test shows that the system realizes the real-time synchronous collection of 12 channels, and the non-linear error of the measurement results is not more than 1%, which can meet the reliability requirements of data collection and storage in the rocket skid test environment.
Key words :skid test；FPGA；A/D conversion；collection and storage
引言
火箭橇试验是一种在地面上进行的高速动态试验，它使用火箭发动机作为动力源，推动滑车在专用轨道上高速前进，以模拟飞行器或武器系统在实际飞行中的空气动力学特性和动态响应[1]。
在这种高速、高动态的试验环境下，数据测量面临多重挑战。首先，极端的速度和加速度会导致测量设备承受巨大的物理应力，这可能影响其精度和稳定性[2-3]。其次，火箭橇试验产生的高温和振动可能会干扰传感器的正常工作，造成数据误差。此外，试验过程中产生的强烈噪声和电磁干扰也会对数据采集系统造成影响。最后，由于试验时间短暂、快速变化的条件使得实时数据采集和处理变得复杂[4]，因此导致传统的测量方法结果不精确、数据存储难、实时性差、设备体积庞大等。
针对上述问题，本文设计了一种基于FPGA的多通道、微型化的橇载数据采集系统。该系统能在恶劣环境下完成12路通道的同步采集以及大容量存储，测量的结果非线性误差不大于1%，能够满足火箭橇试验环境的要求。
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作者信息：
余杰1，2，王健1，2，侯姝悦1，2，段俊萍1，2，张斌珍1，2
（1.中北大学 仪器与电子学院， 山西 太原 030051；
2.中北大学省部共建动态测技术国家重点实验室，山西 太原 030051）
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