高精度数据采集转发装置的设计与实现

发布时间：2021-04-20 00:45

　　数据采集转发装置用来采集飞行试验中飞行器上的各类传感器信号,并将数据量化转发。由于飞行试验环境复杂,充斥着各类噪声,传感器信号微弱易于被噪声覆盖,如何对数据进行精确的采集并且转发对飞行试验的评定具有重要意义。结合高精度数据采集转发装置的需求,按照模块化思想对装置进行设计,达到高精度采集的目的。首先分析了影响采集精度的因素,对装置的噪声进行噪声源分析和建模,然后提出了高精度采集转发装置的设计方案;分析了传感器的特点然后针对传感器类型,利用温度传感器AD590在硬件上进行补偿,实现了S型热电偶的补偿电路设计;针对于调理电路的高精度设计,主要从放大电路、滤波电路和电源电路三个方面进行设计。放大电路采取低噪声仪表放大器AD8421和OPA2277构成的两级放大电路级联方式,降低了放大器引入噪声的同时提高了调理电路信号输入的信噪比;滤波电路采取RF滤波、二阶低通滤波和抗混叠滤波器用来滤除信号中的干扰噪声;针对电源噪声输出特性,采取了开关电源与线性电源相结合的方式降低电源噪声对装置的影响,总体上降低了噪声,提高了采集的精度。其次在逻辑设计方面,针对采集数据的类型设计了RS422数字量的采集和传感器... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及来源
    1.2 课题研究目的及意义
    1.3 国内外研究现状及趋势
    1.4 论文主要内容及章节安排
2 总体方案设计
    2.1 采集装置噪声源分析与建模
        2.1.1 外部噪声分析
        2.1.2 主要模拟器件噪声分析
    2.2 设计需求分析
    2.3 总体设计思路
        2.3.1 数据采集模式的确定
        2.3.2 主要器件的选型
        2.3.3 整体设计方案
    2.4 本章小结
3 高精度采集转发装置的硬件电路设计
    3.1 传感器信号分析
        3.1.1 S型热电偶传感器介绍
        3.1.2 压力传感器介绍
    3.2 温度补偿电路设计
    3.3 信号放大电路低噪声设计
        3.3.1 前置放大电路设计
        3.3.2 后级隔离放大电路
    3.4 信号滤波电路设计
        3.4.1 射频滤波器设计
        3.4.2 二阶低通滤波器设计
        3.4.3 抗混叠滤波器设计
    3.5 电源电路低噪声设计
        3.5.1 降压开关电源电路设计
        3.5.2 基准电压电路低噪声设计
    3.6 系统电路噪声抑制设计
    3.7 本章小结
4 内部控制逻辑及关键技术研究
    4.1 总体逻辑方案设计
    4.2 数据采集控制设计
        4.2.1 模拟开关选择与切换逻辑设计
        4.2.2 AD转换时序控制
        4.2.3 RS422 接口控制逻辑设计
    4.3 FIR数字滤波器的FPGA设计与实现
        4.3.1 FIR滤波器的理论基础与设计方法
        4.3.2 FIR低通滤波器设计
    4.4 防脉冲均值滤波器设计与FPGA实现
        4.4.1 理论基础
        4.4.2 滤波算法的FPGA实现
        4.4.3 降噪结果分析
    4.5 不同类型数据转发
    4.6 本章小结
5 功能测试与验证分析
    5.1 测试平台的组成与搭建
    5.2 功能测试
        5.2.1 数据完整性验证
        5.2.2 数据精度测试
    5.3 设备信噪比分析
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 研究工作总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3148638