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    3.6.2 数字电源设计23

    3.7 PCB板的设计与制作24

    3.8 本章小节25

    4 FPGA控制器及上位机软件设计25

    4.1 FPGA简介25

    4.1.1 FPGA设计语言25

    4.1.2 FPGA设计软件26

    4.2 FPGA模块化设计26

    4.2.1 时钟子模块26

    4.2.2 AD数采子模块27

    4.2.3串口接收子模块29

    4.2.4 程控放大子模块30

    4.2.5串口发送子模块31

    4.2.6 SDRAM控制器子模块31

    4.2.7内触发及预采样子模块块33

    4.3 上位机软件设计33

    4.4 本章小节35

    5系统调试及功能验证35

    5.1 系统调试35

    5.2 本章小节37

    结论38

    致谢39

    参考文献40

    1 绪论

    1.1 课题研究背景及意义

    粘弹性体，如如固体火箭发动机的推进剂药柱,在受到大载荷时，会产生2%甚至20%的应变，改变药柱的特性。由于常用的电阻应变仪不适合用来测量大应变，设计大应变信号调理电路对于获取药柱受力之后的应变特性具有重要意义。

    固体火箭发动机工作时，推进剂药柱被固定在发动机内部的封闭空间，若发动机高速运动，测量药柱的过载应变，若采用硬线测试技术，使用引线直接将测试信号连接到外部仪器测试，在测试过程中，存在引线易折断无法采集信号或者引线缠绕难以安装等问题，测试系统组建较为复杂。为使测试操作方便、可靠，设计大应变的存储测试装置。存储测试装置安装在火箭发动机内，与推进剂药柱相邻，应变片引线连接到存储测试装置，将现场测试中采集到的信号数据存入存储器，完成测试任务后回收存储测试装置即可获得数据。存储测试方法解决了因长信号线所引起的问题，节省了时间及操作流程，提高了测试的可靠性。由此可见，对药柱应变参数测量组建存储测试系统具有实际的工程应用价值及意义。

    1.2 大应变测量的国内外研究现状

    1.3 存储测试的国内外研究现状

    1.4 论文的主要研究内容

    论文以推进剂药柱过载应变的存储测试为背景，设计了包括大应变信号调理、放大、采集、存储以及与上位机通信的硬件电路，为系统供电的电源电路。设计了存储测试装置的机械外壳，采用现场可编程门阵列FPGA控制数据的采集存储与传输，并编写了相应的FPGA控制程序和Labview上位机软件。最后进行了系统的调试，以验证系统是否能够正确的测量大应变信号并正确的存储信号。文献综述

    2 大应变存储测试装置总体方案

    推进剂药柱在受到大载荷时，会产生2%以上的应变，改变材料的特性。常用的电阻应变仪不适合用来测量大应变，需要设计大应变信号调理电路。

    固体火箭发动机工作时，推进剂药柱被固定在发动机内部的封闭空间，若发动机高速运动，测量药柱的过载应变，若采用硬线测试技术，使用引线直接将测试信号连接到外部仪器测试，在测试过程中，存在引线易折断无法采集信号或者引线缠绕难以安装等问题，测试系统组建较为复杂。为使测试操作方便、可靠，设计大应变的存储测试装置。存储测试装置安装在火箭发动机内，与推进剂药柱相邻，应变片引线连接到存储测试装置，将现场测试中采集到的信号数据存入存储器，完成测试任务后回收存储测试装置即可获得数据。存储测试方法解决了因长信号线所引起的问题，节省了时间及操作流程，提高了测试的可靠性。由此可见，对药柱应变参数测量组建存储测试系统具有实际的工程应用价值及意义。

    2.1 系统技术指标

    根据测试的需要，对推进剂药柱上三点(内、外轴向，端面径向)的应变进行测量，需要三路应变采集和调理电路。推进剂药柱受力会产生2%到20%的大应变，因此应变的测量范围为0~ ，若测量不同的应变范围，需要放大倍数可以程控。

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