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基于PXIe的EPS试验台多通道数据采集系统设计
基于PXIe的EPS试验台多通道数据采集系统设计
摘要
本文介绍了一种基于PXIe的EPS试验台多通道数据采集系统的设计。该系统采用了国际通用的PXIe总线架构，结合NI公司的LabVIEW软件和DAQ模块，实现了对EPS系统各个部分的多通道数据采集和实时分析。本文详细介绍了系统的硬件组成、软件设计、数据实时处理和误差分析等方面。
关键词：PXIe总线、LabVIEW软件、DAQ模块、EPS试验、多通道数据采集
引言
现代空间飞行器的复杂度越来越高，电力系统（EPS）的可靠性对飞行器的性能和寿命有着至关重要的影响。为了更加深入地研究EPS系统的特性，需要进行大量的试验和实验验证。数据采集是实验中最为基础和关键的环节，采集到大量、全面、准确的数据对EPS系统的分析和设计意义重大。针对以上需求，设计了一种基于PXIe总线的EPS试验台多通道数据采集系统。
系统架构
如图1所示，该系统主要由3部分组成：①数据采集模块：采集EPS各个部分的多通道数据。②数据处理模块：将采集到的数据进行整合和处理。③用户接口模块：实时显示EPS系统各个部分的状态和数据，并进行操作和分析。
硬件设计
数据采集模块由PXIExpress总线的数据采集器组成，包括PXIe-1082机箱、PXIe-8135控制器和PXIe-4357多功能模块。PXIe总线是一种组建高性能模块化测试系统的标准总线，具有高精度、高速度和高稳定性等优点，适用于各种测试、测量、控制和自动化应用。
PXIe-4357多功能模块具有16个差分输入通道，每个通道都具有24位的分辨率和100kS/s的采样率。该模块具有多种测量模式，包括电压、电流、电阻、温度、马达控制和计数器等，可以满足各种EPS系统的主要参数采集。采集的数据以FPGA并行的方式传输到PXIe-8135控制器上，最终存储到硬盘中。
软件设计
该系统的上位机采用了LabVIEW软件，利用其强大的数据处理和显示功能，实现了对采集到的多通道数据的实时监测和分析。在LabVIEW中，首先定义了各种采集通道的名称、信号类型、采样率和采样数量等参数。然后，利用DAQAssistant工具箱，设置各个模块的采样速率、分辨率和噪声滤波等采集参数，并在程序中实时显示采集到的数据。此外，还可以利用LabVIEW的信号处理工具箱，进行对采集数据的实时处理和分析。
数据实时处理
通过实时读取、计算和显示所选通道的各种参数，对EPS系统的瞬态响应、稳态特性、故障模拟和性能评估等方面进行了实时监测和分析。如图2所示，可以实时显示EPS系统的功率、电压、电流和温度等参数的波形和变化趋势，有利于发现和分析系统中的问题。
误差分析
传感器的精度、采样转换误差、传输误差和信噪比等因素都会影响到数据的精度和准确性。为了提高EPS系统的数据采集精度，需要对误差来源进行全面的分析和评估，并采取相应的校准措施。例如，在选用传感器时需要选择高精度、高速度、低噪声的传感器；在选用放大电路时需要注意信噪比的问题；在设计数据采集模块时需要满足采样精度和采样时间的要求。
结论
本文介绍了一种基于PXIe的EPS试验台多通道数据采集系统的设计。该系统利用PXIe总线架构、NI公司的LabVIEW软件和DAQ模块，实现了对EPS系统各个部分的多通道数据采集和实时分析。通过实验验证，结果表明该系统具有高精度、高速度和高稳定性的特点，可以满足EPS系统的基本需求，并提供有效的数据支持和参考。