本文主要介绍了一种基于FPGA(现场可编程门阵列)、ARM(先进微处理器)和WIFI技术的炸药冲击波超压采集系统的设计与实现。在传统的冲击波超压测试中,存在布线繁杂、测试系统状态难以远程监测和控制等问题,导致测试系统防护脆弱,且电磁干扰可能引起误触发,影响数据的准确性。为了克服这些不足,本文提出了一种新型的冲击波超压采集系统设计方案。
该系统由采集节点、无线通信装置和控制中心三部分构成。采集节点分布在测试现场,负责采集信号,并对来自控制中心的指令做出响应,将采集到的数据通过无线WIFI方式传送到控制中心。在无线通信故障时,通过USB接口进行数据读取,确保数据安全。采集节点硬件原理图详细描述了传感器模块、控制模块和存储单元等组成部件的功能及相互之间的连接方式。
在传感器的选择上,系统采用PCB公司的113系列ICP(内置电荷放大器)压电式压力传感器,它具备高度集成的微电子放大器,能将高阻抗电荷转换为低阻抗电压输出,为系统提供稳定可靠的信号采集。ICP传感器捕获的信号会经过程控放大电路和抗混叠滤波电路,然后接入AD(模拟-数字转换器)进行数字化处理。FPGA负责对程控放大器进行控制,实现8种不同放大倍数的设定,以适应不同的测试需求。
主控电路以ARM为核心,负责数据的处理工作。FPGA则专门用于数据的采集工作,它具有高时钟频率和小的内部延时,能够高效快速地完成所有控制逻辑的硬件实现。这种设计不仅提高了数据采集的速度和效率,同时也确保了系统工作的稳定性和可靠性。
采集节点的传感器模块、控制模块和存储单元等组成部件协同工作,保证了系统对于目标信号的实时准确采集。当系统遇到无线通信故障时,可通过USB接口来读取数据,以防数据丢失,从而进一步增强了系统的通用性和可靠性。
控制中心由计算机和上位机软件组成,主要负责对采集到的数据进行分析处理,并通过无线方式监控采集节点。系统总体设计框图清晰地展示了整个系统的结构和各个组成部分之间的关系。
通过多次靶场实爆试验验证,该采集系统表现稳定,无线通信可靠。此外,文章还给出了某当量炸药的冲击波超压曲线,体现了系统在实际应用中的有效性。
该基于FPGA+ARM+WIFI技术的炸药冲击波超压采集系统,不仅简化了测试系统布设的复杂性,还提高了数据传输的安全性和可靠性,极大地提升了测试效率,并为相关领域提供了准确的测试数据支持。该设计具有重要的应用前景和研究价值。