基于数据流盘的数据采集平台设计

1.3.1 前面板的设计

　　平台的系统设计需要考虑带宽、采样速率、分辨率、动态范围、触发、板载内存等因素。并且主面板的设计除了上面所说的那些因素，还包括参数的配置、功能按键、波形显示窗口和波形的测量等一系列具体功能的实现。

　　通过分析了解示波器的各个功能模块，以及结合传统示波器的仪器界面，我们设计出了如图4所示的操作界面，用户可以直观地看出示波器上面的各个功能模块。

1.3.2 数据采集模块

　　在各个参数设置完成后，点击数据采集按钮可实现信号的数据采集，数据采集流程图如图5所示。单次触发数据采集主要通过触发实现，通过设置触发位置可以实现双通道的同步触发采集，这使得两个通道共用一个水平时基，这对内弹道弹丸速度的测试非常重要，在实际的测试中同时采集弹丸点火信号和回波信号可以快速地确定弹丸膛内的起始位置。连续采集的实现通过不断的查询采集状态直至采集完成，同时绘制波形用以实现在弹丸发射前观察雷达信号和炮管内低速运动目标回波信号，保持雷达在弹丸径向运动方向上。

1.3.3 基于流盘技术的数据存储设计

　　HWS是一种分级存储波形数据的数据存储格式，它不仅可以存储多个通道的波形数据及相关信息，而且具有数据压缩功能，适用于数量大的数据文件的存取。

　　HWS文件的分层结构依次为：文件、组和数据。一个单一的HWS文件可以包含多个组，每个组可以包含多个波形数据。Labwindows/CVI提供了HWS的底层驱动函数，这些函数可以帮助我们实现数据的存取功能。具体HWS文件格式波形数据的存储方法为：

　　HWS数据格式文件的存储流程如图6所示。首先调用ni HWS_Open File()函数打开一个待写入的HWS格式文件，其次使用 ni HWS_New Wfm Reference()获取波形信息及波形属性信息，最后调用HWS文件的写入函数，将数据及属性信息写入文件中。数据存储的主要函数如表1所示。

2 子系统的测试及分析

2.1 单次采集测试

　　单次采集是通过外场试验验证子系统各项功能指标。如图7所示，试验时多普勒测速雷达的工作频率为95GHz，炮口直径30mm，雷达与炮口之间的距离为10m，采样速率20MS/s，采样时间是10s，设置为外部触发，触发电平为5V，触发位置10%，点火装置第一次输出3.5V，第二次输出10V，等待触发延时50s。

　　点击“单次采集”按钮后等待触发电平，当第二次按下点火装置后，采集的有效数据波形如图8所示，图中波形为放大后的波形图，由于采样点数较多，因此需要放大后观察波形，由图8可知，有效信号符合弹丸回波信号的一般规律。

　　采集完成后的存储在计算机中的文件为signal_acquire.hws，如图9所示，其大小约为200M。

2.2 连续采集测试

　　连续采集主要用于观察膛内运动目标回波信号的质量，因此可以通过信号发生器对其进行测试。将信号发生器的两路正弦信号接入数据获取模块，通道0接入2VPP，10kHz的正弦信号，通道1接入 4VPP，10kHz，占空比为50%的的方波信号，进行连续采集后获取到的波形如图10所示，频率和占空比测试结果如图11所示。单次采集和连续采集不能同时进行。由图10、图11可知，信号的波形与设置波形参数基本符合。

3 结论

　　本文介绍了流盘技术的数据采集系统的总体设计以及各模块的设计思路，最后通过实际获取波形数据示波测试，说明该系统可用于多通道高速连续大量的数据采集示波，较好地解决了在外场内弹道试验中对数据采集需要高速、高精度以及较高的数据内存的需求，为以后的火炮测试提供了一种新的方法。

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　　本文来源于《电子产品世界》2017年第10期第35页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。