本發(fā)明涉及一種火炮分布式數(shù)據(jù)主從并行采集裝置，還涉及一種利用所述火炮分布式數(shù)據(jù)串行采集裝置采集火炮分布式數(shù)據(jù)的方法。

背景技術(shù)：

參照圖1。現(xiàn)有的火炮分布式數(shù)據(jù)串行采集裝置包括采集系統(tǒng)1、采集系統(tǒng)2和采集系統(tǒng)3?；鶞?zhǔn)信號0分別接采集系統(tǒng)1的觸發(fā)入和通道入端口，信號1、信號2和信號3分別接采集系統(tǒng)1、采集系統(tǒng)2和采集系統(tǒng)3的通道入端口，采集系統(tǒng)1的觸發(fā)出接采集系統(tǒng)2的觸發(fā)入，采集系統(tǒng)2的觸發(fā)出接采集系統(tǒng)3的觸發(fā)入。以基準(zhǔn)信號0為0時刻，采集系統(tǒng)1在0時刻采集信號1并延時0.91μs輸出觸發(fā)出信號，采集系統(tǒng)2在0.91μs采集信號2并延時0.92μs輸出觸發(fā)出信號，采集系統(tǒng)3在0.92μs采集信號3。由于各采集系統(tǒng)間最大采集延時達(dá)到0.92μs，從而造成被測信號1、信號2、信號3間的最大延時誤差也達(dá)到0.92μs。

現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于：各采集系統(tǒng)間信號采集延時大。由于采用串行級聯(lián)觸發(fā)，前一臺采集系統(tǒng)觸發(fā)后延時一段時間才能帶動后一臺采集系統(tǒng)觸發(fā)，串行級聯(lián)的系統(tǒng)越多，采集系統(tǒng)間信號采集延時累積越大，無法滿足火炮位于不同位置處各信號、各采集系統(tǒng)間的同步采集測試要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有火炮分布式數(shù)據(jù)主從并行采集裝置采集火炮分布式數(shù)據(jù)同步性差的不足，本發(fā)明提供一種火炮分布式數(shù)據(jù)主從并行采集裝置及方法。本發(fā)明采用采集主機(jī)與采集從機(jī)間的主從同步控制方式，和千兆交換機(jī)通過并行通訊頭信息數(shù)據(jù)進(jìn)行延時校準(zhǔn)的雙校準(zhǔn)機(jī)制，從而通過時間補(bǔ)償進(jìn)行各采集裝置的延時偏差修正，確保各采集系統(tǒng)間的信號采集延時均小于0.01μs。本發(fā)明裝置由一臺主機(jī)觸發(fā)，可以同時帶動多至7臺從機(jī)并行觸發(fā)、并行采集，從而解決了火炮分布式數(shù)據(jù)采集中各采集系統(tǒng)間信號采集延時大的技術(shù)問題，降低了系統(tǒng)間的采集延時時間，提高了采集火炮分布式數(shù)據(jù)同步性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種火炮分布式數(shù)據(jù)主從并行采集裝置，包括基準(zhǔn)信號0，其特點是：還包括采集主機(jī)、采集從機(jī)1、采集從機(jī)2、千兆交換機(jī)和控制機(jī)。基準(zhǔn)信號0同時接采集主機(jī)的觸發(fā)入、通道入端口，信號1、信號2、信號3分別接至采集主機(jī)、采集從機(jī)1、采集從機(jī)2的通道入端口，采集主機(jī)的同步出接采集從機(jī)1的同步入、采集從機(jī)1的修正同步出接采集從機(jī)2的同步入，千兆交換機(jī)的四個網(wǎng)口分別接采集主機(jī)、采集從機(jī)1、采集從機(jī)2和控制機(jī)的網(wǎng)口。以基準(zhǔn)信號0為0時刻，采集主機(jī)在0時刻采集信號1，延時0.01μs輸出同步出信號；采集從機(jī)1在0.01μs時刻采集信號2，經(jīng)千兆交換機(jī)的通訊頭信息數(shù)據(jù)延時校準(zhǔn)后，進(jìn)行延時偏差修正并輸出延時不大于0.01μs的修正同步出信號；采集從機(jī)2也在0.01μs時刻采集信號3，同上所述也輸出延時不大于0.01μs的修正同步出信號；控制機(jī)用于各采集系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)自動識別和通信控制。

一種利用上述火炮分布式數(shù)據(jù)串行采集裝置采集火炮分布式數(shù)據(jù)的方法，其特點是包括以下步驟：

步驟一、采集裝置指標(biāo)、參數(shù)選用。

1)基準(zhǔn)信號0，選用火炮擊發(fā)回路的擊發(fā)狀態(tài)信號為基準(zhǔn)信號0，電壓幅值-4V～+4V，頻率200Hz，下降沿觸發(fā)。

2)采集主機(jī)、采集從機(jī)1和采集從機(jī)2的通道數(shù)是12通道，最高采樣率100MS/s，直流精度±0.5％，頻率范圍DC～20MHz，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換精度12bit，通道輸入接口BNC，同步出接口26槽，同步入接口36槽。

步驟二、采集裝置聯(lián)接。

1)輸入信號聯(lián)接：采用BNC電纜，一端接至基準(zhǔn)信號0的輸出端口，另一端通過三通轉(zhuǎn)接器同時接至采集主機(jī)的觸發(fā)入、通道入端口。將信號1、信號2和信號3分別接至采集主機(jī)、采集從機(jī)1和采集從機(jī)2的通道入端口。

2)主從同步聯(lián)接：采用BNC電纜，一端分別接至采集主機(jī)、采集從機(jī)1的同步出端口，另一端分別接至采集從機(jī)1、采集從機(jī)2的同步入端口。

3)并行網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接：采用千兆以太網(wǎng)線，一端分別接至千兆交換機(jī)的四個不同的網(wǎng)絡(luò)端口，另一端分別接至采集主機(jī)、采集從機(jī)1、采集從機(jī)2和控制機(jī)的網(wǎng)絡(luò)端口。

步驟三、通訊設(shè)置。

設(shè)置通訊接口為以太網(wǎng)，采集主機(jī)分組數(shù)為ID0，采集從機(jī)分組數(shù)為ID1，采集主機(jī)地址為自動檢索，采集主機(jī)通道顯示為6個模塊，參與測量模塊分別為ID0、ID1的第1個模塊。

步驟四、采集條件設(shè)置。

測量條件設(shè)置：設(shè)置測量模式為觸發(fā)、單次模式，獲取模式為常規(guī)，測量時間為0.5s，采樣率為100MS/s，測量采樣點為50MS，記錄通道數(shù)為CH1、CH2、CH13和CH14，耦合方式為DC，探頭衰減比例為1︰1，電壓量程分別為±5V、±20V。

觸發(fā)條件設(shè)置：設(shè)置觸發(fā)等級為單一，觸發(fā)源為外部，觸發(fā)斜率為下降沿，預(yù)觸發(fā)為10％，觸發(fā)延遲為0s。

顯示條件設(shè)置：設(shè)置圖表顯示為波形、坐標(biāo)軸和刻度均顯示，圖表時間軸顯示形式為相對時間，插值為線性插值，刻度范圍分別為-6V～+6V、-5V～+20V，波形顏色為默認(rèn)。

步驟五、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)保存。

1)數(shù)據(jù)采集。

火炮發(fā)射前，先調(diào)節(jié)確認(rèn)基準(zhǔn)信號0的方波信號，幅值-4V～+4V，頻率200Hz，觸發(fā)斜率為上升沿；再啟動采集主機(jī)的開始采集模式，使處于觸發(fā)等待狀態(tài)下。

火炮發(fā)射時，擊發(fā)控制回路接通使基準(zhǔn)信號0自動輸出方波觸發(fā)信號，采集主機(jī)、采集從機(jī)1依次在0時刻、0.01μs時刻被自動觸發(fā)，信號1、信號2依次在0時刻、0.01μs被自動采集，千兆交換機(jī)通過并行網(wǎng)絡(luò)對信號2的通訊頭信息數(shù)據(jù)進(jìn)行延時校準(zhǔn)，采集從機(jī)1進(jìn)行延時偏差修正并輸出延時不大于0.01μs的修正同步出信號，確保采集從機(jī)2、信號3也在0.01μs時刻被自動觸發(fā)及自動采集。由于測試設(shè)置為單次觸發(fā)模式，因此，當(dāng)采集時間到達(dá)后，各單臺采集系統(tǒng)自動停止采集。

2)數(shù)據(jù)保存。

波形數(shù)據(jù)保存：設(shè)置保存路徑為本地磁盤、保存類型為.wdf、保存范圍為整個區(qū)域，保存單位為采樣點，并進(jìn)行保存。

圖片數(shù)據(jù)保存：設(shè)置保存路徑為本地磁盤，保存類型為.bmp，并進(jìn)行保存。

步驟六、波形數(shù)據(jù)處理、采集延時精度計算。

1)波形縮放、移動：進(jìn)入縮放顯示模式，對波形進(jìn)行水平放大，直至屏幕顯示水平放大倍數(shù)為200ns/格為止，并使波形位于屏幕中心位置。

2)波形數(shù)據(jù)測量：采用縱向光標(biāo)進(jìn)行，在波形兩關(guān)注點左、右移動縱向光標(biāo)，則在屏幕上自動顯示出兩關(guān)注點的數(shù)據(jù)編號、時間測量數(shù)據(jù)、時間差值、電壓測量結(jié)果和電壓差值。

3)采集延時精度計算：采用縱向光標(biāo)分別計算出信號1、信號2和信號3之間的時間差，統(tǒng)計出時間差的最大值，即為采集延時精度。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用采集主機(jī)與采集從機(jī)間的主從同步控制方式，和千兆交換機(jī)通過并行通訊頭信息數(shù)據(jù)進(jìn)行延時校準(zhǔn)的雙校準(zhǔn)機(jī)制，從而通過時間補(bǔ)償進(jìn)行各采集裝置的延時偏差修正，確保各采集系統(tǒng)間的信號采集延時均小于0.01μs。本發(fā)明裝置由一臺主機(jī)觸發(fā)，可以同時帶動多至7臺從機(jī)并行觸發(fā)、并行采集，從而解決了火炮分布式數(shù)據(jù)采集中各采集系統(tǒng)間信號采集延時大的技術(shù)問題，降低了系統(tǒng)間的采集延時時間，提高了采集火炮分布式數(shù)據(jù)同步性。

以下結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明。

附圖說明

圖1是背景技術(shù)火炮分布式數(shù)據(jù)串行采集裝置的框圖。

圖2是本發(fā)明火炮分布式數(shù)據(jù)主從并行采集裝置的框圖。

具體實施方式

參照圖2。本發(fā)明火炮分布式數(shù)據(jù)主從并行采集裝置，包括基準(zhǔn)信號0、采集主機(jī)、采集從機(jī)1、采集從機(jī)2、千兆交換機(jī)和控制機(jī)，基準(zhǔn)信號0同時接采集主機(jī)的觸發(fā)入、通道入端口，信號1、信號2、信號3分別接至采集主機(jī)、采集從機(jī)1、采集從機(jī)2的通道入端口，采集主機(jī)的同步出接采集從機(jī)1的同步入、采集從機(jī)1的修正同步出接采集從機(jī)2的同步入，千兆交換機(jī)的四個網(wǎng)口分別接采集主機(jī)、采集從機(jī)1、采集從機(jī)2、控制機(jī)的網(wǎng)口。以基準(zhǔn)信號0為0時刻，采集主機(jī)在0時刻采集信號1，延時0.01μs輸出同步出信號；采集從機(jī)1在0.01μs時刻采集信號2，經(jīng)千兆交換機(jī)的通訊頭信息數(shù)據(jù)延時校準(zhǔn)后，進(jìn)行延時偏差修正并輸出延時不大于0.01μs的修正同步出信號；采集從機(jī)2在0.01μs時刻采集信號3，以上所述也輸出延時不大于0.01μs的修正同步出信號；控制機(jī)用于各采集系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)自動識別、通信控制等。該裝置最終實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)采集中各系統(tǒng)間的信號采集延時不大于0.01μs。

一種采用上述火炮主從并行數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行火炮分布式數(shù)據(jù)采集的方法，其具體步驟如下：

步驟一，采集裝置指標(biāo)、參數(shù)選用。

1)基準(zhǔn)信號0，選用火炮擊發(fā)回路的擊發(fā)狀態(tài)信號為基準(zhǔn)信號0，電壓幅值-4V～+4V、頻率200Hz、下降沿觸發(fā)。

2)采集主機(jī)、采集從機(jī)1、采集從機(jī)2，選用通道數(shù)12通道、最高采樣率100MS/s、直流精度±0.5％、頻率范圍DC～20MHz、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換精度12bit、通道輸入接口BNC、同步出接口26槽、同步入接口36槽的采集系統(tǒng)。

步驟二、采集裝置聯(lián)接。

1)輸入信號聯(lián)接：采用一組BNC電纜，一端接至基準(zhǔn)信號0的輸出端口，另一端通過三通轉(zhuǎn)接器同時接至采集主機(jī)的觸發(fā)入、通道入端口。采用另一組BNC電纜，將信號1、信號2、信號3分別接至采集主機(jī)、采集從機(jī)1、采集從機(jī)2的通道入端口。

2)主從同步聯(lián)接：采用一組同步電纜，一端分別接至采集主機(jī)、采集從機(jī)1的同步出端口，另一端分別接至采集從機(jī)1、采集從機(jī)2的同步入端口。

3)并行網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接：采用一組千兆以太網(wǎng)線，一端分別接至千兆交換機(jī)的四個不同的網(wǎng)絡(luò)端口，另一端分別接至采集主機(jī)、采集從機(jī)1、采集從機(jī)2、控制機(jī)的網(wǎng)絡(luò)端口。

步驟三、通訊設(shè)置。

設(shè)置通訊接口為以太網(wǎng)，主機(jī)分組數(shù)為ID0，從機(jī)分組數(shù)為ID1，主機(jī)地址為自動檢索，主機(jī)通道顯示為6個模塊，參與測量模塊分別為ID0、ID1的第1個模塊。

步驟四、采集條件設(shè)置。

測量條件設(shè)置：設(shè)置測量模式為觸發(fā)、單次模式，獲取模式為常規(guī)，測量時間為0.5s，采樣率為100MS/s，測量采樣點為50MS，記錄通道數(shù)為CH1、CH2、CH13、CH14，耦合方式為DC，探頭衰減比例為1︰1，電壓量程分別為±5V、±20V。

觸發(fā)條件設(shè)置：設(shè)置觸發(fā)等級為單一，觸發(fā)源為外部，觸發(fā)斜率為下降沿，預(yù)觸發(fā)為10％，觸發(fā)延遲為0s。

顯示條件設(shè)置：設(shè)置圖表顯示為波形、坐標(biāo)軸、刻度均顯示，圖表時間軸顯示形式為相對時間，插值為線性插值，刻度范圍分別為-6V～+6V、-5V～+20V，波形顏色為默認(rèn)。

步驟五、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)保存。

1)數(shù)據(jù)采集。

火炮發(fā)射前，先調(diào)節(jié)確認(rèn)基準(zhǔn)信號0的方波信號、幅值-4V～+4V、頻率200Hz、觸發(fā)斜率為上升沿；再啟動采集主機(jī)的開始采集模式，使處于觸發(fā)等待狀態(tài)下。

火炮發(fā)射時，擊發(fā)控制回路接通使基準(zhǔn)信號0自動輸出方波觸發(fā)信號，采集主機(jī)、采集從機(jī)1依次在0時刻、001μs時刻被自動觸發(fā)，信號1、信號2依次在0時刻、0.01μs被自動采集，千兆交換機(jī)通過并行網(wǎng)絡(luò)對信號2的通訊頭信息數(shù)據(jù)進(jìn)行延時校準(zhǔn)，采集從機(jī)1進(jìn)行延時偏差修正并輸出延時不大于0.01μs的修正同步出信號，確保采集從機(jī)2、信號3也在0.01μs時刻被自動觸發(fā)及自動采集。由于測試設(shè)置為單次觸發(fā)模式，因此，當(dāng)采集時間到達(dá)后，各單臺采集系統(tǒng)自動停止采集。

2)數(shù)據(jù)保存。

波形數(shù)據(jù)保存：設(shè)置保存路徑為本地磁盤、保存類型為.wdf、保存范圍為整個區(qū)域、保存單位為采樣點，并進(jìn)行保存。

圖片數(shù)據(jù)保存：設(shè)置保存路徑為本地磁盤、保存類型為.bmp，并進(jìn)行保存。

步驟六、波形數(shù)據(jù)處理、采集延時精度計算。

1)波形縮放、移動：進(jìn)入縮放顯示模式，對波形進(jìn)行水平放大，直至屏幕顯示水平放大倍數(shù)為200ns/格為止，并使波形位于屏幕中心位置。

2)波形數(shù)據(jù)測量：采用縱向光標(biāo)進(jìn)行，在波形兩關(guān)注點左、右移動縱向光標(biāo)，則在屏幕上自動顯示出兩關(guān)注點的數(shù)據(jù)編號、時間測量數(shù)據(jù)、時間差值、電壓測量結(jié)果、電壓差值等。

3)采集延時精度計算：采用縱向光標(biāo)可分別計算出信號1、信號2、信號3之間的時間差，統(tǒng)計出時間差的最大值，即為采集延時精度。

表1是本發(fā)明主從同步采集裝置的測試結(jié)果表

表1本發(fā)明主從同步采集裝置測試結(jié)果表

表1中，第1至第3行為兩個光標(biāo)位置處波形的時間測量結(jié)果，其中第2行為波形的數(shù)據(jù)編號、編號光標(biāo)差，第3行為波形的相對時間、時間光標(biāo)差。第4至第8行為4個信號的電壓測量結(jié)果，其中第5、6、7、8行分別為基準(zhǔn)信號0、信號1、信號2、信號3的光標(biāo)1測量值、光標(biāo)2測量值、差值。從表1可以看出，信號1、信號2、信號3之間的數(shù)據(jù)編號差值為1、相對時間差值為0.01μs，即被測分步式數(shù)據(jù)信號1、信號2、信號3之間的最大延時誤差為0.01μs。

本發(fā)明一是采用主從同步控制和并行千兆以太網(wǎng)進(jìn)行延時校準(zhǔn)的雙校準(zhǔn)機(jī)制、從而通過時間補(bǔ)償進(jìn)行各采集裝置的延時偏差修正，確保各采集系統(tǒng)間的信號采集延時均小于0.01μs，實現(xiàn)各采集系統(tǒng)間采集延時由0.92μs至0.01μs。二是綜合實現(xiàn)采樣率由2MS/s至100MS/s、數(shù)據(jù)傳輸率由100Mbps至1000Mbps、測量精度±0.5％的指標(biāo)，具有高速采集、高速存儲、高速傳輸、高測量精度的綜合功能。