一种应用于高速旋转设备的多通道数据采集装置，其技术要点是：包括160通道数据采集、转换与控制，按照流程将160通道的数据打包后，利用并/串转换模块将数据串行输出，串行通讯速率高达128M。该数据采集装置由主控板和数据采集板卡组成，主控板和数据采集板卡均采用圆形对称型分布设计，可在20000转/min的高速离心力下正常工作。
A Multichannel Data Acquisition Device for High Speed Rotary Equipment
【技术实现步骤摘要】
一种应用于高速旋转设备的多通道数据采集装置
本技术涉及多通道数据采集领域，具体的说是一种应用于高速旋转设备的多通道数据采集装置。
技术介绍
在航空发动机转子性能研究和安全寿命管理中，需要测量温度场、压力、疲劳、应变、振动等诸多参数。通过动态过程的试验研究，更深入地了解发动机过渡态工作特点，获得了气动热力特性、结构强度等方面的重要数据，为发动机设计改进和发展提供了依据。国内几个主要的航空发动机设计研究所、燃气轮机生产厂家先后均提出对旋转机构特种测试设备的需求。然而这些特种测试设备被国外公司垄断，价格非常昂贵，如RotaData公司的基于光电技术的MINITEL数据采集系统，其具有240个测量通道，价格高达42万美元。由于资金及技术等方面的限制，国内在这些旋转机构设计研制过程中主要依靠理论计算。即使开展实验研究，一般也只能在低转速下，采用电刷式集流器等传统的数据采集设备进行参数的模拟信号传输，测试结果误差较大，并且只具有较少的测量通道，不能满足较多点参数的并行采集，导致实验数据不充分，从而使我国航空发动机的研制水平和研制进程长期受到较大的限制，也严重制约了整个航空(军工)工业产业的发展。通过与相关专利做对比，一种旋转体与固定体之间的高速激光数据传输系统(申请号：201010212399.1)，本技术公开的数据采集装置由主控板和数据采集板卡组成，主控板和数据采集板卡均采用圆形对称型分布设计，两块电路板采用同轴叠加结构拼接，结构新颖。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：在高转速多通道下，数据采集的可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种应用于高速旋转设备的多通道数据采集装置，采集在航空发动机转子部件中的多个温度，压力，疲劳应变等诸多参数，为转子性能研究和安全寿命管理提供分析参考依据。该装置的主要技术方案是：一种应用于高速旋转设备的多通道数据采集装置，包括主控板，数据采集板，主控板利用FPGA可编程逻辑控制器内部的CPU内核编程，实现与数据采集板的串行通讯及多路选择开关的控制，所述应用于高速旋转设备的多通道数据采集装置，将从数据板卡中采集的160通道的数据打包，利用激光传输至数据接收端。可实现160通道数据采集、转换与控制，将160通道的数据打包后，利用并/串转换模块将数据串行输出，串行通讯速率高达128M，该数据采集装置可在20000转/min的高速离心工况下正常工作。主控板和数据采集板均采用圆形对称分布设计，该主控板和数据采集板采用同轴叠加结构拼接。该方法实现了整体结构稳定性，可在20000转/min的高速离心工况下正常工作。所述数据采集板平均分成4组，每组包括8个同步通道和32个异步通道进行数据采集。本技术的优点：1.主控板和数据采集板卡均采用圆形对称型分布设计，两块电路板采用同轴叠加结构拼接，使得整套设备可以在20000转/min的高速离心力情况下正常采集与传输数据。2.选用高密接插件，体积小，采集数据可靠性高，可同时采集160路数据信号。3.利用并/串转换模块将数据串行输出数据，串行通讯速率高达128M。附图说明图1系统结构正视图图2系统结构侧视图图3系统原理框图图4主控板模块设计图图5单组数据采集处理模块设计图图中，1是主控板，2是数据采集板，3是主控板上对称分布的4个插座，4是数据采集板上对称分布的4个插针。具体实施方式为了使本技术更容易被清楚的理解，以下结合附图以及实施例对本技术的技术方案作以详细说明。实施例一如图1、图2所示，整个系统设计由主控板1和数据采集板2组成，主控板和数据采集板均设计成圆形，采用同轴叠加结构拼接，主控板1通过对称分布的四个插座与数据采集板2中同样对称分布的四个插针对接。数据采集板外圈设有8个安装孔位，可将数据采集装置通过特定夹具与高速旋转设备同轴安装。数据采集板上器件采用对称分布，有效降低高速旋转离心力对装置性能的影响，使得该装置可在20000转/min离心力的情况下正常工作。实施例二如图3所示，主控板利用FPGA可编程逻辑控制器内部的CPU内核编程实现与数据板卡的串行通讯及多路选择开关的控制。数据采集板分成4组完成数据采集，每组实现8通道的同步采集，32通道的异步采集，采集频率50K。主控板将从数据采集板卡中采集的160通道的数据打包后，利用激光传输至数据接收端。如图4所示，利用FPGA可编程逻辑控制器内部的CPU内核完成多通道数据的采集、汇总后送入缓冲单元，将数据转换为串行数据，利用激光发射模块送出。其中，数据采集控制包括4个模块，每个模块功能相同，用编程实现数据采集板卡的硬件电路采集时序控制。数据采集板分成4组完成数据采集，每组数据采集处理模块功能相同，如图5所示，每组数据采集处理模块主要由模拟量信号调理单元、多路模拟量选择单元、模数转换单元和SPI串行输出接口组成。信号调理电路，完成模拟信号的线性放大及滤波，同时缓冲隔离上下级电路之间阻抗的影响。多路模拟量选择单元分时采集32路异步模拟量信号。模数转换单元将并行输入的模拟量信号转换成数字信号。SPI串行输出接口与主控板实现数据传输与控制。本技术的技术方案适用转速范围宽，数据采集通道多，数据传输速率高、精度高，适用于高速旋转设备的数据实时采集与传输，特别适用于航空发动机转子部件的数据采集与监控。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于高速旋转设备的多通道数据采集装置，包括主控板，数据采集板，其特征在于：主控板利用FPGA可编程逻辑控制器内部的CPU内核编程，实现与数据采集板的串行通讯及多路选择开关的控制，所述应用于高速旋转设备的多通道数据采集装置，将从数据板卡中采集的160通道的数据打包，利用激光传输至数据接收端。
【技术特征摘要】
1.一种应用于高速旋转设备的多通道数据采集装置，包括主控板，数据采集板，其特征在于：主控板利用FPGA可编程逻辑控制器内部的CPU内核编程，实现与数据采集板的串行通讯及多路选择开关的控制，所述应用于高速旋转设备的多通道数据采集装置，将从数据板卡中采集的160通道的数据打包，利用激光传输至数据接收端。2.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪濛，聂宜云，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11
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