多传感器多通道测试分析系统的设计及应用分析

郭锐

【摘 要】为了能够对信息的多节点实现及时的采集还有处理，我们设计了以DSP技术还有PCI总线技术作为基础，完成多传感器多通道动态测试分析的系统。这个系统的主要硬件组成部分，是传感器、数据采集卡还有计算机，在设计的过程当中，充分对它运用时的实时性以及连续性进行考虑，让信号调理模块能够通用并且对实时处理传感器的采集多达60多路信号。软件的开发平台是VC++，从而实现了传感器数据采集、调理变换以及信息显示等要求。这个系统本身具有着明显的优点：精确度高、性能可靠还有可扩展性很强，该系统目前已经在我国的航天测试领域当中成功得到了应用。

【关键词】传感器；动态测试；多通道

0.前言

运载火箭的整体性能还有能否发射成功，对其影响最大的就是运载火箭测发控系统的性能。对于我国当前航天试验，特别是均是航天发射来说，最为迫切需要的就是准确、快速还有可靠的测试方法以及相关的技术研究应用。对于美国或者是俄罗斯这些航天大国来说，本身的运载火箭测试自动化程度已经到了相当发达的程度，已经能够完全靠着计算机的测试手段来对火箭上还有地面等设备信号进行测试处理。我国的航天事业已经进入了一个飞速发展的时期阶段，对于发射场也提出了更多的要求，如：远距离测试发控、高效率以及高可靠性的对测试过程顺利完成等更高的要求，但是以我国目前的实际情况来看，却依然存在着以下的缺点：首先是对于火箭的测试发控系统信号分析处理，缺少了比较专业的处理功能；其次就是对于起飞点还有特征点的判断，目前并不具备；最后是相关的配套软件，本身的采样速率比较低而且功能单一，本身没有远程测试的功能。

本文主要是以运载火箭的控制系统测试信号作为主要的对象，因为它本身具有着多样性、复杂性还有特殊性这些特点，以这些特点作为出发点设计了一套远程控制、多路并行而且能够实时测试的动态测试分析系统。这个系统能够实现火箭上还有地面的设备工作状态信息60多路的实时采集、传输还有分析处理的功能，而且还能对这些信息进行记录储存。这个系统，最为突出的地方就是对运载火箭的控制系统信息检测还有故障检测，能够充分的利用计算机网络技术还有现代电子测试技术，这样的好处就是对于运载火箭本身的信息能够更好更及时的做到采集还有分析处理，最大程度上提高运载火箭发射的安全性还有可靠性，对于我国的航天事业来说这个系统具有很强的实用意义以及经济价值。

1.系统组成

多传感器多通道动态测试分析系统，它不但需要对60多路的信号实现实时的采集以及检测处理，还需要实现远距离传输以及对信号的连续性跟踪，在完成了采集数据的程序之后还需要依照该信息进行分析处理以及再现、高速大容量数据的传送还有储存的功能。在进行该系统设计的时候，主要的内容是包括了以下的四个方面：（1）能够在短时间之内准确的完成大量的数据采集、传输以及储存；（2）对于多路复杂信号的调理变换，能够快速而且精准；（3）及时的显示还有处理多路测试的信息；（4）这个系统要求要本身的可靠性高、还有很强的可维护性以及扩展兼容性。

火箭上面的信号在被传感器感应了之后就送到了信号调理模块当中，对收到的信号进行幅度转换还有阻抗匹配等相关的工作，通过这些工作将传感器所输出的模拟信号进行调整，达到采集卡的量程范围之内。要对信号的采集还有缓存完美的实现，需要用到数据采集模块，而最后的计算机则是完成测试过程当中的控制还有数据处理等相关的工作。

2.多传感器多通道测试分析系统的设计和应用

2.1系统整体设计

系统本身主要是由前端装置还有后端装置这两个部分组成的，前端装置的组成零件如下：传感器、电压隔离调整机箱还有采集计算机等；而后端装置的组成零件如下：控制计算机、回显计算机以及网络交换设备等。前端装置以及后端装置之间是通过光缆进行连接的。

在前端当中的传感器还有电压隔离，调整机箱在接收到被测信号之后，就送入了A/D卡的输入端，然后进行数据的采集还有处理工作主要是采集机，并把转换之后的数字信息，通过光缆的手段，实时的传送到后端装置当中。后端装置包括了一台控制计算机还有数据回显计算机，这两台计算机的主要作用是让整个系统本身进行控制还有数据的实时显示得以实现。

2.2系统硬件组成

系统本身硬件的组成包括了以下几个方面：传感器、电压隔离调整机箱、数据采集模块、网络交换设备、采集还有控制以及回显计算机等。

传感器是根据火箭上还有地面的等待测试的信号类型，将其分为不同的种类。总共有60多只，这种数量是和等待测试的信号通道数量一样的，主要的作用还是针对敏感的待测信号，还有就是将非电量信号进行转换，使其变成模拟电压或者是电流信号。

在该系统当中，电压隔离调整机箱相当重要的组成部分，主要的作用就是对多通道的输入信号进行调理和转换，使它们能够互不干扰并且还需要完成被测信号本身的幅度转换还有抗阻匹配等相关工作，然后把来自于传感器的模拟信号进行处理，将其调整到采集卡能够接收大量程范围之内，然后送到数据采集模块当中。

在数据采集模块当中，主要包括了两个12位的32通道PCI总线A/D转换卡，这个转换卡能够给64路单端/32路差动提供模拟输入通道，对于该模块本身最主要的功能就是能够实现对输入信号本身的采集还有缓存，系统总线将采集到的数据读到了计算机的内容当中并且储存到硬盘里面，最后是由系统的应用软件将所有的后续工作的。网络的交换设备，和光缆紧密的联系到了一起，想要完成测试数据、控制命令远距离传输等，都需要通过这个来实现，在最大程度上将远程测试功能实现。

采集、控制还有回显计算机，它们的主要作用就是完成对整个测试过程当中控制、起动采集还有数据显示、传送以及储蓄等功能。在采集机当中，有安装数据采集卡，这样能够更好的完成数据的采集任务，对于采集机数据的实时回收，就是控制机还有回显机的功能。一般情况下，控制机的主要作用就是启动或者是停止远程数据采集的过程，然后把这些数据及时的显示出来，回显机的主要作用还是在于数据回访，这样能够更加仔细的对系统数据进行检查。控制机、采集机还有回显机在进行联机之后，它们的启动还有停止都是控制机来进行统一的操作、同步。

多传感器多通道动态测试分析系统的出现，将传统的测试系统当中存在的不足完全弥补，让我国的运载火箭测试系统初步的实现了数字化、标准化还有通用化。它本身也具有广阔的应用前景，被越来越多领域的专业人士所关注，必然会带动我国各领域之间的发展。

【参考文献】

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[2]孙友.种通用的信号调理板卡的设计[J].航天控制，2006，（1）.

[3]姚静波，辛朝军.多传感器多通道测试分析系统的设计与实现[J].第六届全国爆炸力学试验技术学会会议论文集.