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全新数字化测控仪器平台的开发设计与实现
作者:admin / 2016-08-14 11:55 / 浏览次数:

  正在当代航空航天、高速列车等大型工程试验中,往往条件对众科目、众地位的数百道上下速动态信号实行接连长时辰同步收罗、记实、及时收拾,而且条件数据网上归纳。早期的独立测试仪器已逐步不行满意日益膨胀的需求,全邦各京都正在寻求高效、便利的归纳测试平台。DDS仪器(数字式动态信号测试仪器)恰是为了满意当代大型工程测试需求,归纳正在遥控测中成熟的PCM编码技能、最新的

  虚拟仪器是目前邦外里测试技能与仪器缔制业相当眷注的热门话题,其技能发扬相当急速。它通过用古板仪器的个别性能以至全数性能的软件化,正在通用的打算机平台上,精巧地实行了古板的衡量和操纵才能。USB接连式样轻易,是一种本钱较低的管理计划。而USB接口的仪器单位不但可内置于打算机机箱中应用,也能够孤独组成仪器,置于打算机外处事,通过USB电缆传输信号至主机。异常是USB支柱即插即用(PnP),体系也许自愿地对USB设置实行设备。由此,修设正在USB根本上的虚拟仪器平台便有了竞赛力。

  有利于体系行使次第的最底层斥地,直接面向用户的需求。同时,软件也连合了现有众种较成熟仪器平台的技能,供给了与它们之间的接口。

  从PCM编码、USB、以太网三层通讯入手,本文将陈述归纳测试平台的通信机闭与特性,DDS仪器的硬件体例机闭以及体系软件构修的虚拟仪器平台。直升机测试的实例将呈现该体系的行使。

  发源于1995年的USB,近年来取得了飞疾发扬。除了行动圭表外设接口行使除外,它也正正在成为众种新型行使的通用接连圭表,包含数据收罗、测试衡量等。因为USB1.1支柱12 Mbps(高速)和1.5Mbps(低速)两种速率,以是能满意大个别工业及时测试的条件。况且,因为USB自己的特性,使得由它组成的体系具有了上风。

  采用USB组成的体系具有可扩展性。通过应用Hub扩展,可驳接众达127个外投。USB具有优越的即插即用与热插拔性情[1],从而使由此组成的DDS仪器能够便利地添加和删减测试单位,构成现园地需的测试仪器。

  USB接口不但能够便利地行使于台式打算机,况且更普及地行使于便携式打算机,有利于数据采整体系小型化、便携化,况且再也不会受打算机插槽数目、地点、中止等资源的限定。

  别的,装配正在机箱内的板卡往往会受到机箱内数据噪声境况的作梗。与之相反,DDS TM仪器是一个独立的模仿电道境况,具有沉默的电磁气氛,数字噪声极小。假使看待衡量上千千瓦调换电机振动的微伏级输入信号,也能取得明净、严密的信号波形。

  鉴于以上长处,DDS仪器采用USB通讯制定与数据收罗打算机通讯,实行数据正在桌面的汇总。跟着USB2.0的推出,USB的速度将抵达480Mbps。咱们相们,DDS仪器的行使前景钭更为令人注视。

  USB是杰出的桌面接口技能,当它与PCM编码通讯相连合,上风互补,就能爆发一种轻易、高速、抗作梗力强并合用于无线、同轴、光纤等众种介质的远间隔数据采整体系。其根本思思是正在现场测试点,将传感器收罗的模仿量数字化后实行PCM编码,遵从通讯两边商定好的制定将数据上传。正在PC机近端有一个双向的PCM编码与USB的转换接口,欺骗这个转换接口吸收数据并通过USB接口授输至PC机实行了解。而主机向设置发送操纵音讯的进程正好相反,数据通过转换接口以PCM编码的变成再向远端传输。

  一个大型测试项目广泛由众个测试科目构成,每个科目又有众台DDS仪器。正在实行及时数据收拾时,将恐怕有众个数据收拾处事站遵从各自的条件,从差别的DDS仪器上得到信号数据流。以太网恰是为测试信号的数据归纳供给了最便利的要领。

  DDS义器采用USB总线行动仪器的通信总线,现已斥地凯旋USB接口的A/D转换单位、数字式动态应变仪单位、数字式电位器调节单位、PCM编码吸收单位等一系列单位模块。凭据现场需求,可随时将模块插入DDS仪器机箱内组合成所条件的测控体系。图2是一个DDS仪器的类型行使。正在DDS仪器中,最左边的USB接口A/D单位(ADKM01_USB)上带有USBHUB(集线器),通过DDS仪器内的HUB扩展为每个调节单位供给USB接口。USB接口A/D单位上有32道模仿信号输入,3道脉冲信号输入。模仿信号经调节单位放大收拾后送到A/D转换单位,且每个调节单位的治疗,如增益、零点、低通滤波器截止频率等均通过USB接口,由软件已毕治疗操纵。

  正在此体系中,个中的PCM编码吸收单位如图3示意,采用CPLD,于正在线可编程芯片(ISP芯片)上已毕信号的串并转换、译码和分道输出等性能。与之相应,信号发送端的可编程器件实行众道信号从头组合、PCM编码、并/串转换,经驱动后实行远间隔传输。无论是发送端仍是吸收端,都只需一片ISP芯片已毕通讯的全数性能。

  PCM编码通讯制定如图4所示。译码模块诀别提取音讯码流中的位同步和帧同步信号,并将PCM码译成NRZ码。分道模块吸收译码模块输出的位同步时钟、帧同步信号和串行NRZ码流,将串行信号分道,输出宽度为16位的并行信号。数据重排模块吸收来自三个分道模块的并行信号,将它们按肯定的秩序送入缓存并发出中止申请。USB单片机吸收到中止后,从缓存中取出数据并通过USB总线传送给打算机。

  应用ISP芯片不但减小了设置的体积,省略了电道的外部相连,况且省略了外部作梗的机缘,提升了电道的牢靠性。

  DDS仪器软件体例修设正在Windows98或Windows2000操作体系上,采用虚拟仪器的实行要领,面向最终用户。DDS仪器软件分三大个别,由设置驱动次第,仪器操作、信号记实软件和DataScop信号了解软件构成。

  DDS仪器操作、信号记实软件采用最直观、简明的要领实行了DDS仪器即插即用的设备处分,其虚拟仪器界面的打算沿用磁带机、示波器、数字外、应变仪等古板仪器的操作民俗,并供给了信号及时频谱了解及显示,信号众重检索,电视摄像同步,调节单位自愿治疗、成组治疗等众种高效、迅疾仪器治疗,仪器设定形态数据处分,信号及时收集传输等庞大性能。

  DataScop信号了解软件通过TCP/IP制定,从DDS仪器软件获取及时或回放数据,可已毕数据标定,测试零线确定,供给常用时域了解、频域了解、统计了解、信号弧线、图外输出。凭据用户条件,还可内修如:机车车辆动力学了解模块,飞机强度了解模块等及时收拾模块。信号了解可自愿相连收拾。

  直升机遨游衡量体系是凭据用户需求研制的动态信号归纳测试体系。正在此体系中,来自尾桨、主桨、机舱的共约100众道信号通过调节、收罗、PCM编码汇总并传输到USB总线,然后送入现场监控打算机及时显示、了解、收拾。通过以太网将数据共享,实行数据精巧检索与回放,便利数据后续收拾与归纳。

  试验阐明该体系很好地管理了当代大型归纳测试的需求,极大地提升了测试成果。

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