基于FPGA的超多通道高速数据采集系统设计.pdf

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基于FPGA的超多通道高速数据采集系统设计木辛君君·，黄松岭1，刘立力27赵伟tEPlC6为核心控制模块，结合AD9223模数转换芯片构建了超多通道、multi-channelsystemFPGA油气管道在各种因素的作用下逐渐出现多种缺陷，对管道正常运行构成威胁；严重时可能引起管道因此，对油气管道缺陷进行早期检测、监控和处理成为—个重要课题。油气管道漏磁检测器是进行油气管道缺陷检测的有效手段，为管道安全运行定期检修提供保障和指导。为了提高检测器的缺陷分辨能力，可通过增加传感器通道和提高采样频率来实现。一般来漏磁信息越完善，对各类缺陷的分辨能力也越高。目前，普通漏磁检测器通道数在200—400路左右，而高清晰度检测器的通道数目已达到了1200路，信息(1．清华大学电机系电力系统国家重点实验室，北京100084；2．中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000)摘要：为了实现高清晰度油气管道漏磁检测器高精度多通道数据采集的要求，采用AlteraCyclone系列FPGA高速数据采集系统。利用VHDL编程构造双口RAM和状态机，在FPGA中实现了采集过程中的数组组织与存储。该系统能够完成660路、最大采样率为132kHz、精度为12位有效数位的模拟信号采集。文中介绍了数据采集系统的构成和设计过程，给出了系统的实验结果。关键词：数据采集；FPGA；AD9223；VHDL中图分类号：TN79文献标识码：B文章编号：1001—1390(2008)10-0033-04Designofsuperandhigh-speeddataacquisitionbasedJun-junl，HUANG(1．StateUniversity，BeijingProject065000，Hebei，China)design0引言中油、气泄漏，造成周围环境污染和资源的极大浪费。说，通道数目越多、采样频率越高，则检测器所获得的Oct．2∞8Li-l?,ZHA0Weilgasasrepresented．总第钙卷第514期2008年第10期电测与仪表Mensm'tmtmt&InstrumentaUononXINSong-hn91，LIUKeyLabPowerSystems，DepartmentElectricalEngineering，Tsinghua100084，China．2．ChinaPetroleumNaturalGasPipelineLtd．1_angfangAbstract：Inorderachievethereqmrememshishprecisionmulti—channeloilpipelinemagneticfluxleakagedetectorwithdefinition，ahish-speedisbuiltAheraCycloneseriesEPlC6controlmoduleAD9223analog—-digitalconverter．Theorganizationstoragerealizedbyconstructingdual—-portRAMmachineusingVHDLinduringprocess．Theachievesacquiring660-routeanalogsignalsmaximalfrequency132kHz12bits．Thecompositionsprocessintroduced，andresultsexperimentalewords：dataacquisition，FPGA，AD9223，VHDL·国家高技术发展研究计划(863)资助项目(2007AA062223)一33—Vd．45N0514tostatecoretire
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爿釜曜H}蝴蝴■一_-南盥lH竺卜iI些塾H运i⋯⋯⋯一⋯给实际检测器数据采集系统设计带来了难题。不但如的夹舱内，因此该数据采集系统对硬件的空间体积也多通道高速数据采集系统是并行数据采集技术DSP相比，FPGA在多路并行采集方面具有明显优势。若采用多个单片机并行的方式，则又造成了系统复杂、功耗高、体积大等致命缺点。DSP虽然可以实现较集领域得到广泛应用嗍。Byte“s，且其子硬盘中，它包括以下6个模块：前端信号处理、通道检测完成时，可利用数据分析软件对存储在电子硬盘陷的位置和大小。类信号为漏磁信号，共有600路，它主要由分布在检测面缺陷的大量信息。B类信号为辅助信号，亦为600信号。根据油气管道漏磁检测器实际要求，本文设计的人端，每个多路选通器又分别与60路A类信号相连，并由其对A类信号进行选通，从而将600路A类信号均信号集中器进行预处理，将10个控制信号模拟相加合为1路，从而产生60路“复合”B类信号，同样均匀分配类信号和6路“复合”B类信号)连接一个