基于FPGA+ARM的弹体表面压力测试系统设计与实现
发布时间：2021-07-20 15:46
随着现代战争向着智能化、信息化的方向不断发展,作为弹箭控制系统前端的数据采集系统在产品设计与测试阶段得到了广泛的应用。尤其是近年来集成电子技术与软件系统取得的突破性进展,为数据采集系统向着体积小、速度快、精度高的方向发展提供了良好的基础。本文在现有研究基础上,提出了一种基于FPGA+ARM的双核心弹体表面压力测试系统,通过贴装于弹体表面的高精度压力传感器采集弹体在飞行时表面受到的空气压力,可对采集的数据进行简单分析与存储,为飞行控制机构提供数据支持。系统设计结构简单、使用方便,可用于多路压力信号的同步采集。基于FPGA+ARM的弹体表面压力测试系统硬件部分主要包括信号调理模块、FPGA逻辑模块、ARM控制模块以及电源模块。信号调理模块主要用于传感器信号的放大与滤波,通过八通道同步采集的A/D模数转换芯片完成对模拟信号的采集。FPGA模块主要用于A/D芯片控制、SDRAM内存管理以及数据的缓冲和并行传输,设计中加入FIR数字滤波器以进一步提高数据采集精度,同时使用PLL、异步FIFO等IP核提高系统的稳定性与硬件利用率。ARM模块主要完成对采集流程的控制、数据信息的处理和存储,并且设计与...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
515C-50传感器结构图
采用的芯片主要包括 A/D 数据转换芯片、FPGA 芯片、内存芯片、芯片等。根据项目要求，并加入灵活性和冗余性的考虑，所设计数据采集输入通道、采集速度、采集精度等要求，现对上述主要模块的选型进行说号调理模块据课题组对典型单兵火箭弹在马赫数为 0.3~0.7Ma 时，不同攻角情况下对真分析，弹丸表面的压强范围是 80kPa~120kPa[33]，同时为保证测量可扩ndevco 公司的 8515C-50 压阻式压力传感器作为该数据采集系统的感压部15C-50 型传感器外形结构如图 2.2 所示，工作原理图如图 2.3 所示。该传应变计作为四个有源臂的微细结构硅膜片组成传感器的核心，重量 0.08，厚度 0.76mm，具有高灵敏度和极宽的频率响应，结构设计对于流场影响足诸如风洞试验等测量表面压力的环境要求[36]。
图 2.4 惠斯顿电桥结构漂移的仪表放大器，电桥为直流电Uy=R1R3-R2R4(R1+R2)(R3+R4) U0 Uy为 0，当应变计工作时，各臂应变)的输出电压变化为：(R1+ΔR1)(R3+ΔR3)-(R2+ΔR2)(R4+(R1+ΔR1+R2+ΔR2)(R3+ΔR3+R4+Δ=R2=R3=R4，同时采用差动电桥补偿“和”、“差”特性，通过应变计的大，R2 与 R4 为减小，代入公式(=U04(ΔR1R1+ΔR2R2+ΔR3R3+ΔR4R4)[1+12(ΔR1R1-ΔR2R2+ΔR3R3-ΔR4R4)]=U
【参考文献】：
期刊论文
[1]FPGA芯片功能剖析及应用优势[J]. 邓涛. 数字通信世界. 2017(04)
[2]冰山的一角——中国智能弹药发展现状[J]. 赛特. 坦克装甲车辆. 2016(23)
[3]浅谈FPGA技术的优势及其应用[J]. 陈木. 电子世界. 2015(13)
[4]基于FPGA的SDRAM乒乓读写操作设计[J]. 杨会建,田成军,杨志娟,廖醒宇,杨阳. 长春理工大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]弹头偏转弹体风洞实验设计[J]. 张博,徐豫新,曹梦雨,王树山. 实验室研究与探索. 2014(04)
[6]基于AD7606的多通道数据采集系统设计[J]. 陶海军,张一鸣,曾志辉. 工矿自动化. 2013(12)
[7]单片SDRAM的数据读写乒乓操作设计[J]. 项力领,刘智,杨阳,胡智慧. 长春理工大学学报(自然科学版). 2013(05)
[8]单兵火箭弹空气动力特性的数值分析与试验研究[J]. 张连煜,甘小红,谭宗攀,王更. 弹箭与制导学报. 2012(04)
[9]FPGA设计中的亚稳态及其缓解措施[J]. 汪路元. 电子技术应用. 2012(08)
[10]基于STM32的列车空气动力学数据采集系统[J]. 常霞,马建伟. 仪表技术与传感器. 2011(04)
博士论文
[1]基于AC-DC开关电源系统的电磁兼容设计及稳定性研究[D]. 何惠森.西安电子科技大学 2012
硕士论文
[1]某型弹载数据采集系统的设计与实现[D]. 柯兴利.湘潭大学 2016
[2]基于单片机的弹丸表面压力数据采集系统设计[D]. 宁润果.中北大学 2016
[3]基于FPGA+ARM的高速串行数据记录器设计[D]. 张少华.中北大学 2015
[4]某弹载多通道数据采集系统的研究与设计[D]. 张传民.中北大学 2015
[5]头部偏转修正弹技术研究[D]. 李婧伟.中北大学 2015
[6]弹载记录仪关键技术研究[D]. 康聪.中北大学 2014
[7]四通道高速数据接收与存储系统设计[D]. 何文.国防科学技术大学 2014
[8]基于STM32和FPGA的光学多点触摸屏的设计与实现[D]. 唐贻发.华南理工大学 2013
[9]基于STM32和FPGA的多通道多功能数据采集器[D]. 王冰.西南交通大学 2012
[10]高速列车空气动力学性能的研究[D]. 秦淼.北京交通大学 2011
本文编号：3293113
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
515C-50传感器结构图
采用的芯片主要包括 A/D 数据转换芯片、FPGA 芯片、内存芯片、芯片等。根据项目要求，并加入灵活性和冗余性的考虑，所设计数据采集输入通道、采集速度、采集精度等要求，现对上述主要模块的选型进行说号调理模块据课题组对典型单兵火箭弹在马赫数为 0.3~0.7Ma 时，不同攻角情况下对真分析，弹丸表面的压强范围是 80kPa~120kPa[33]，同时为保证测量可扩ndevco 公司的 8515C-50 压阻式压力传感器作为该数据采集系统的感压部15C-50 型传感器外形结构如图 2.2 所示，工作原理图如图 2.3 所示。该传应变计作为四个有源臂的微细结构硅膜片组成传感器的核心，重量 0.08，厚度 0.76mm，具有高灵敏度和极宽的频率响应，结构设计对于流场影响足诸如风洞试验等测量表面压力的环境要求[36]。
图 2.4 惠斯顿电桥结构漂移的仪表放大器，电桥为直流电Uy=R1R3-R2R4(R1+R2)(R3+R4) U0 Uy为 0，当应变计工作时，各臂应变)的输出电压变化为：(R1+ΔR1)(R3+ΔR3)-(R2+ΔR2)(R4+(R1+ΔR1+R2+ΔR2)(R3+ΔR3+R4+Δ=R2=R3=R4，同时采用差动电桥补偿“和”、“差”特性，通过应变计的大，R2 与 R4 为减小，代入公式(=U04(ΔR1R1+ΔR2R2+ΔR3R3+ΔR4R4)[1+12(ΔR1R1-ΔR2R2+ΔR3R3-ΔR4R4)]=U
【参考文献】：
期刊论文
[1]FPGA芯片功能剖析及应用优势[J]. 邓涛. 数字通信世界. 2017(04)
[2]冰山的一角——中国智能弹药发展现状[J]. 赛特. 坦克装甲车辆. 2016(23)
[3]浅谈FPGA技术的优势及其应用[J]. 陈木. 电子世界. 2015(13)
[4]基于FPGA的SDRAM乒乓读写操作设计[J]. 杨会建,田成军,杨志娟,廖醒宇,杨阳. 长春理工大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]弹头偏转弹体风洞实验设计[J]. 张博,徐豫新,曹梦雨,王树山. 实验室研究与探索. 2014(04)
[6]基于AD7606的多通道数据采集系统设计[J]. 陶海军,张一鸣,曾志辉. 工矿自动化. 2013(12)
[7]单片SDRAM的数据读写乒乓操作设计[J]. 项力领,刘智,杨阳,胡智慧. 长春理工大学学报(自然科学版). 2013(05)
[8]单兵火箭弹空气动力特性的数值分析与试验研究[J]. 张连煜,甘小红,谭宗攀,王更. 弹箭与制导学报. 2012(04)
[9]FPGA设计中的亚稳态及其缓解措施[J]. 汪路元. 电子技术应用. 2012(08)
[10]基于STM32的列车空气动力学数据采集系统[J]. 常霞,马建伟. 仪表技术与传感器. 2011(04)
博士论文
[1]基于AC-DC开关电源系统的电磁兼容设计及稳定性研究[D]. 何惠森.西安电子科技大学 2012
硕士论文
[1]某型弹载数据采集系统的设计与实现[D]. 柯兴利.湘潭大学 2016
[2]基于单片机的弹丸表面压力数据采集系统设计[D]. 宁润果.中北大学 2016
[3]基于FPGA+ARM的高速串行数据记录器设计[D]. 张少华.中北大学 2015
[4]某弹载多通道数据采集系统的研究与设计[D]. 张传民.中北大学 2015
[5]头部偏转修正弹技术研究[D]. 李婧伟.中北大学 2015
[6]弹载记录仪关键技术研究[D]. 康聪.中北大学 2014
[7]四通道高速数据接收与存储系统设计[D]. 何文.国防科学技术大学 2014
[8]基于STM32和FPGA的光学多点触摸屏的设计与实现[D]. 唐贻发.华南理工大学 2013
[9]基于STM32和FPGA的多通道多功能数据采集器[D]. 王冰.西南交通大学 2012
[10]高速列车空气动力学性能的研究[D]. 秦淼.北京交通大学 2011
本文编号：3293113
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