基于數據流盤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、動態范圍、觸發、板載內存等因素。并且主面板的設計除了上面所說的那些因素，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現。

　　通過分析了解示波器的各個功能模塊，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，用戶可以直觀地看出示波器上面的各個功能模塊。

1.3.2 數據采集模塊

　　在各個參數設置完成后，點擊數據采集按鈕可實現信號的數據采集，數據采集流程圖如圖5所示。單次觸發數據采集主要通過觸發實現，通過設置觸發位置可以實現雙通道的同步觸發采集，這使得兩個通道共用一個水平時基，這對內彈道彈丸速度的測試非常重要，在實際的測試中同時采集彈丸點火信號和回波信號可以快速地確定彈丸膛內的起始位置。連續采集的實現通過不斷的查詢采集狀態直至采集完成，同時繪制波形用以實現在彈丸發射前觀察雷達信號和炮管內低速運動目標回波信號，保持雷達在彈丸徑向運動方向上。

1.3.3 基于流盤技術的數據存儲設計

　　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通道的波形數據及相關信息，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。一個單一的HWS文件可以包含多個組，每個組可以包含多個波形數據。Labwindows/CVI提供了HWS的底層驅動函數，這些函數可以幫助我們實現數據的存取功能。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()函數打開一個待寫入的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文件的寫入函數，將數據及屬性信息寫入文件中。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

　　單次采集是通過外場試驗驗證子系統各項功能指標。如圖7所示，試驗時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，采樣時間是10s，設置為外部觸發，觸發電平為5V，觸發位置10%，點火裝置第一次輸出3.5V，第二次輸出10V，等待觸發延時50s。

　　點擊“單次采集”按鈕后等待觸發電平，當第二次按下點火裝置后，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，由于采樣點數較多，因此需要放大后觀察波形，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察膛內運動目標回波信號的質量，因此可以通過信號發生器對其進行測試。將信號發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進行。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

　　本文介紹了流盤技術的數據采集系統的總體設計以及各模塊的設計思路，最后通過實際獲取波形數據示波測試，說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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　　本文來源于《電子產品世界》2017年第10期第35頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。