基于FPGA的飞机电源参数测试设备设计

　　本采集设备主要用于捕获飞机电源系统的负荷突变、电压突变，属于偶发现象，电源突变频谱成分高，需要非常高的采样率。

　　CPCI 电源数据采集卡是本设备的核心关键部分。选用16位高精度数据采集卡，板卡有12 个同步采样通道，每个通道有独立8 档程控增益放大器、抗混迭滤波器、过零比较器、16 位A/D 转换器和12 通道共享的内置192 核DSP 的FPGA 芯片组成。有效提高了带宽，满足板上所有通道同步采集的数据传输的需求。主要功能框图如图3 所示：

图3 CPCI 电源数据采集卡功能框图。

　　信号经过滤波放大之后，通过A/D 采集；采集结果进入FPGA,FPGA 完成大部分的数据处理，将半成品数据的结果通过高速接口PCIE 总线上传给上位机，上位机完成最后的数据处理。FPGA 的主要功能包括：光纤通道（FC）数据接收、时统功能、背板ASB 总线提供100MHz 的时间标记、数据分析处理（过零点发现、数字滤波、数字信号处理）、PCI-E 接口控制。

　　系统采用IRIG-B 时码同步机制，通过以太网或PCM 数据将电源数据、异常事件信息发送到测试以太网上供地面数据预处理系统使用。

3.传感器设计

　　交流、直流电压测量传感器设计成统一通用的传感器。

　　传感器输入采样两个4 芯航空插头，每个航空插头可接一组三相交流电压或三路直流电压。传感器采用28V 直流供电。

　　传感器信号输出采用光纤与采集器连接。光纤为2.5G 高速光纤2 根。1 根用于采集器向传感器发送同步信号，另一根用于传感器向采集器发送数据。传感器通过3 个按钮开关进行设置，开关带锁住功能，防止误动作。传感器的设置状态随测试数据一起发送给采集器，连接图如图4 所示：

图4 传感器与采集器连接图。

　　三、结束语

　　飞机电源瞬态特性参数测试设备是对飞机供电系统性能参数测试的主要手段，是保证飞机电气系统正常运行的重要环节。本测试设备不仅实现了测量GJB5189-2003 中规定的一些需采用特殊数据采集和分析方法才能测量的参数，还可以实时纪录多个通道的信号波形，在飞机供电特性测试时可以代替示波器、万用表和频谱分析仪等仪器、仪表的功能，形成了具有自动化、开放、灵活的综合检测试验设备。