在当今高度自动化的工业生产中，金属板带材的轧制过程对板带的平整度和质量要求极为严格。为了确保轧制产品质量，实时检测板带的应力分布成为关键。应力分布的不均匀会直接导致成品出现扭曲、起浪等缺陷，严重时甚至成为废品。这些缺陷的产生，主要源于板带在轧制生产线上应力分布的不均衡。在以往，这类关键的板形检测设备多依赖进口，例如瑞典的ABB公司和德国的BFI公司，它们提供的板形仪在市场上占据领先地位。然而，这些进口设备不仅价格昂贵，而且维修和保养成本同样较高，且往往不能完全满足国内自主生产需求。
为了解决这一问题，国内研究人员对板形仪的自主研发提出了需求，目标是开发出具有自主知识产权的薄板带轧制质量检测板形仪。这一方面是为了降低对进口设备的依赖，另一方面也是为了更好地满足国内轧制生产线的实际需求。
在这样的背景下，研究者们提出了一种基于FPGA的高速压电板形仪信号采集与无线传输系统。FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是一种可以通过编程来配置的半导体设备，它允许开发者自行定义其内部逻辑和功能。FPGA因其可重配置、高性能和实时处理能力在工业自动化中扮演着重要角色。
在设计的系统中，模拟多路开关和高速模数转换器（A/D转换器）被用于实现多路模拟信号的实时采集。模拟多路开关允许系统同时采集多个传感器的信号，而高速A/D转换器则将这些模拟信号转换成数字信号，以便于后续的处理。FPGA负责实现这些硬件组件的控制时序，确保信号采集的同步性和准确性。
系统的关键优势在于FPGA内部的数据缓存和实时处理能力。与传统的微处理器相比，FPGA能够同时处理大量的数据，并且延迟极低，这对于需要高速处理能力的压电板形仪应用来说至关重要。此外，经过处理的数据最后通过无线发射系统发送至接收端，从而获取各个传感器的实时信息。实验结果表明，该系统完全能够满足在最高转速为2400r/min的工况下，对10个板形检测点的高速压电板形仪信号采集与无线传输系统的需求。
在轧制生产线的板形检测中，使用压电传感器能够准确地获取到轧制板带的应力分布信息。这些传感器在轧制过程中所采集的信号，经过FPGA系统处理后，可提供对板带质量的实时监控，极大地提高了轧制过程的精度和效率。而通过无线传输的方式，数据能够在不需要额外布线的情况下直接传输到工业计算机，这对于工业环境下的应用具有重要的实践意义。
基于FPGA的高速压电板形仪信号采集与处理系统，不仅能够有效提升轧制生产线上板形检测的精度和效率，而且能有效降低成本，打破国外技术的垄断，对国内钢铁工业自主可控的生产具有重要的推动作用。随着技术的不断发展，相信FPGA在工业自动化领域的应用将会更加广泛，进一步提高工业生产的智能化和自动化水平。
