直升机自动测试中的数据采集及滤波模块的研究

作者：时间：2011-01-24来源：网络收藏

摘要：针对国内某型号直升机自动测试系统的实际应用需求，设计了基于TMS320F2812的可配置参数的实时数据采集及滤波模块。模块能够对实时数据进行FIR滤波、FFT频谱分析，实现CAN通讯。在介绍硬件系统的基础上，研究了上述算法的实现，阐述了系统根据实测信号自动调用相关滤波算法的方法，并结合实际应用进行了系统分析。结果表明，该模块满足测试系统的要求，具有良好的实用性。
关键词：自动测试系统；FIR滤波；FFT算法；CAN通讯

本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/195124.htm

0 引言
现代西方许多国家都投入了大量的人力和经费，研究制造武器装备的自动化测试系统，以提高武器装备的质量与可行性，加强作战的总体实力，适应现代战争需要。本课题研究来源于项目“某型号直升机自动测试系统的研发”。系统包括若干模块，如电源管理模块、液压系统模块、转速测量模块等。在测试过程中，常需要采集该型号直升机各个设备在给定激励信号情况下的响应，如电流、电压、温度、压力等信号。能否实现对这些信号精确的采集、恰当的数字滤波、实时的分析处理，对整个自动测量系统的分析诊断功能有很大的影响。
本文采用TI公司的TMS320F2812芯片作为控制器，应用片内ADC模块进行数据采集，并与上位机和自动测试系统内其他模块实现CAN总线通讯。整个系统能够完成对直流信号、频率范围在100 kHz之内的周期信号的精确采样，能够准确分析出信号的特征值。由这些特征值可以确定被测对象是否具有规范中的规定的功能和性能。

1 信号采集分析系统的硬件设计
该信号采集分析系统的总体硬件结构如图1所示。

TMS320F2812芯片适用需大批量数据处理的测控场合，如数据采集、工业自动化控制。系统硬件设计以该芯片为核心，利用可编程增益放大器、可编程低通模拟滤波器等器件组成的信号调理电路对信号进行调理，以使模拟信号符合ADC模块的工作范围。经调理后的信号经F2812内置的12位A／D转换模块转换为数字量，并利用DSP中断来完成数据读取。ADC采样频率由EVA事件管理器中的通用定时器设置和调整。整个硬件系统通过CAN总线与上位机通讯，实现对整个信号采集分析系统的控制，可以调整A／D采样频率的设置、调用不同的数字滤波算法、显示波形参数等。
1．1 数据采集功能模块介绍及A／D校准
该系统采用TMS320F2812芯片自带ADC模块。该ADC模块为流水线结构，最高采样速率可达12．5 MSPS，并可实现过采样算法，而且控制A／D启动的方式很多，方便使用。但是该ADC模块存在固有偏置误差和增益误差(严重时转换结果的误差能达到280LSB，1LSB=3.0／4.95=0.73 2mV，280LSB相当于满量程的7％)。
本系统在校准时选用ADC的2个通道A0，A1作为校准通道，分别输入已知的直流参考电压。采用TI公司的低噪声、极低漂移、高精度电压基准芯片REFS030，它能提供3．O V电压，0．1％的精确度。然后通过运放生成两路子电压1 V和2 V，分别输入A0，A1通道进行校准。如图2所示。