基于LXI總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

摘? 要：針對(duì)現(xiàn)有測(cè)試總線GPIB、VXI及PXI在車臺(tái)數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用上的缺陷，首先闡述了LXI總線在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，尤其是在分布式系統(tǒng)及同步性方面的優(yōu)勢(shì)，開展了基于LXI總線的大型測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用，實(shí)踐效果表明，該測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠且性能達(dá)標(biāo)，滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：LXI技術(shù);VXI系統(tǒng);大型測(cè)試系統(tǒng)同步性

中圖分類號(hào)：TP274.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）01-0034-05

Abstract：In view of the shortcomings of the existing test buses GPIB，VXI，and PXI in the application of the test data system of the vehicle platform，this paper describes the technical advantages of the LXI bus，especially the advantages of distributed systems and synchronization. The design and application of the large-scale test system of the bus show that the test system runs stably and reliably，and the performance meets the design requirements.

Keywords：LXI technology;VXI system;large-scale test system synchronization

0? 引? 言

隨著航空技術(shù)的迅猛發(fā)展，渦輪進(jìn)口溫度在不斷提高，渦輪內(nèi)部冷氣流量在加大，功率等級(jí)也在不斷提高，為了在真實(shí)工作環(huán)境中進(jìn)行渦輪的各種試驗(yàn)，綜合考慮成本、技術(shù)難度、科研的需求，中國航發(fā)動(dòng)研所在幾年前建立了某中溫中壓雙轉(zhuǎn)子渦輪試驗(yàn)器。但是隨著渦輪效率水平的不斷提升，渦輪氣動(dòng)性能潛力已經(jīng)越來越難以挖掘，這需要進(jìn)一步提高試驗(yàn)器的精度，才能反映出設(shè)計(jì)改進(jìn)的效果。因此，要求測(cè)試具有較高的精細(xì)程度，提出了精細(xì)化測(cè)量的要求，來獲得更加全面的試驗(yàn)過程中氣動(dòng)、傳熱的參數(shù)。

目前這個(gè)中溫中壓雙轉(zhuǎn)子渦輪試驗(yàn)器的測(cè)試系統(tǒng)基于VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，VXI總線技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系統(tǒng)化，具有標(biāo)準(zhǔn)開放、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。但是，該系統(tǒng)的測(cè)試通道數(shù)僅約兩百個(gè)，采集通道能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，且大部分壓力測(cè)試模塊量程過大，無法滿足精細(xì)化測(cè)量的需求。新的需求測(cè)試通道數(shù)達(dá)到一千個(gè)以上，且對(duì)精度提出了精細(xì)化測(cè)試的要求。因此，需要對(duì)這個(gè)渦輪臺(tái)原有的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1? LXI技術(shù)特點(diǎn)

自從20世紀(jì)70年代初，惠普公司推出GPIB通用儀器總線以來，測(cè)試儀器的發(fā)展經(jīng)歷了GPIB總線、VXI總線和PXI總線等多種形式。但是采用這些技術(shù)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)都存在很多不足。如：GPIB儀器體積和重量大，數(shù)據(jù)傳輸速度慢，且要用GPIB卡和電纜來實(shí)現(xiàn)程控，成本較高;VXI系統(tǒng)雖然有較小的體積和重量，通道數(shù)也很多，但是VXI系統(tǒng)必須采用VXI機(jī)箱、零槽控制器以及1394-PCI接口卡才可實(shí)現(xiàn)程控，構(gòu)建系統(tǒng)的成本比較高;PXI儀器雖然比VXI儀器的體積小、重量輕，成本也低，但PXI總線儀器的功能覆蓋面有限，儀器品種也遠(yuǎn)比VXI儀器少，通道數(shù)和電磁兼容性都比VXI差。[1]

LXI標(biāo)準(zhǔn)具有網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，且很好地解決了其實(shí)時(shí)性的要求。它的標(biāo)準(zhǔn)是開放式的，和其他的設(shè)備都可以相互連接，且易于與Internet連接，能夠在任何城市、地方利用電話線通過Internet對(duì)企業(yè)進(jìn)行監(jiān)控，能夠?qū)崿F(xiàn)辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)結(jié)合[2]。具體來說，首先，它提高了整個(gè)系統(tǒng)的吞吐率，不同于其他的總線，比如GPIB傳輸能力低，VXI利用1394總線最高也只能達(dá)到1000 Mbps，但LXI利用網(wǎng)絡(luò)速度，最高每秒可以達(dá)到10 GB，這是質(zhì)的飛躍;其次，它具有比較靈活的形式，它具有各種寬度和高度選擇，能夠非常簡(jiǎn)便地混裝在各種機(jī)箱中，對(duì)于安裝場(chǎng)地并沒有特殊的要求，可以隨意改變;它利用靈活的系統(tǒng)可以使成本得到控制，在組建測(cè)試系統(tǒng)方面，LXI模塊自帶了處理器、LAN連接、電源和觸發(fā)器輸入，并且不需要機(jī)箱和零槽控制器，不需要專用接口卡和昂貴的電纜[3]。

因此，在本項(xiàng)目中，由于新的試驗(yàn)器測(cè)點(diǎn)通道數(shù)要求達(dá)到一千個(gè)以上，由小型測(cè)試系統(tǒng)轉(zhuǎn)為大型測(cè)試系統(tǒng)，不僅數(shù)據(jù)的吞吐量需求大大增加，且對(duì)于測(cè)試的精度也提出了更高的要求，結(jié)合LXI總線的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，該大型測(cè)試系統(tǒng)采用LXI總線技術(shù)為平臺(tái)建設(shè)，其下將介紹該應(yīng)用具體情況及達(dá)到的效果。

2? LXI技術(shù)在大型測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著航空技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)渦輪臺(tái)的改造提出了更高的要求，要求測(cè)試通道數(shù)由原來的兩百余個(gè)點(diǎn)提高到了一千多個(gè)點(diǎn)以上，升級(jí)為大型系統(tǒng)，并且在此基礎(chǔ)上要求保持高傳輸速率、高精度、高同步性等特點(diǎn)，要求采樣率達(dá)到每通道50 Sa/s/ch，同步性精度優(yōu)于20 ms。

該渦輪臺(tái)原測(cè)試系統(tǒng)是基于VXI總線的采集系統(tǒng)，對(duì)于改造前的試驗(yàn)任務(wù)能夠穩(wěn)定可靠地滿足相關(guān)要求。對(duì)于新的要求，如果采用原有系統(tǒng)架構(gòu)，一方面增加了測(cè)試線纜的數(shù)量和長度，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，另一方面，使測(cè)試線纜的分布復(fù)雜化，增加了系統(tǒng)成本，并且非常不利于系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及后期維護(hù)。且對(duì)于新的大型測(cè)試系統(tǒng)并不僅僅是通道的簡(jiǎn)單疊加，還要求測(cè)試設(shè)備間具有更高精度數(shù)據(jù)同步能力。對(duì)于VXI系統(tǒng)來說，其同步測(cè)試方法是通過VXI儀器的背板總線觸發(fā)實(shí)現(xiàn)同步測(cè)試，但這種方法僅在同一機(jī)箱內(nèi)的模塊之間有效，對(duì)于不同機(jī)箱之間就難以實(shí)現(xiàn)同步，該VXI系統(tǒng)在同步性方面存在較大局限性。因此，新的改造方案將建立一套基于LXI總線設(shè)計(jì)的大型測(cè)試系統(tǒng)。

2.1? 總體方案

該渦輪試驗(yàn)臺(tái)對(duì)測(cè)試能力提出了新的高要求，要求測(cè)試通道數(shù)達(dá)到新的級(jí)別一千個(gè)以上，且要求在大數(shù)據(jù)量下保持高數(shù)據(jù)同步性、高精度特點(diǎn)，因此，本方案擬采用LXI設(shè)備作為建設(shè)平臺(tái)。LXI采集模塊通過配置不同調(diào)理模塊來滿足不同信號(hào)類型的測(cè)量需求，測(cè)量模塊等設(shè)備放置在恒溫機(jī)柜中，恒溫機(jī)柜放置在試驗(yàn)間，以確保工作穩(wěn)定性及測(cè)試準(zhǔn)確性，各子系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行傳輸，這種分布式布局可以大大減少測(cè)試線纜。整個(gè)數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示。

2.2? 硬件和軟件部分

硬件系統(tǒng)由5臺(tái)計(jì)算機(jī)和1套穩(wěn)態(tài)數(shù)采系統(tǒng)組成，分布在操作測(cè)試間和試驗(yàn)間，計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)相連，如圖1所示。發(fā)動(dòng)機(jī)及試驗(yàn)臺(tái)設(shè)備穩(wěn)態(tài)監(jiān)控參數(shù)以不同方式最終全部進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于以太網(wǎng)構(gòu)建，測(cè)試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)采計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)顯示計(jì)算機(jī)及電氣控制工控機(jī)組建成千兆以太網(wǎng)。測(cè)試系統(tǒng)前端采用高度集成化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和測(cè)量模塊，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、流量、溫度、壓力、振動(dòng)總量、應(yīng)力、軸向力、等參數(shù)的測(cè)量;其他參數(shù)如扭矩、功率、大氣壓力、大氣濕度等，則通過以太網(wǎng)等接口方式與數(shù)采計(jì)算機(jī)通訊的方式將測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。采用多個(gè)顯示器，分別通過虛擬儀表監(jiān)控屏、振動(dòng)總量曲線示波屏、振動(dòng)頻譜分析屏、動(dòng)態(tài)顯示屏、發(fā)動(dòng)機(jī)性能曲線跟蹤屏和原始數(shù)據(jù)屏，以不同的形式顯示試驗(yàn)件及車臺(tái)設(shè)備測(cè)量參數(shù)。

軟件系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計(jì)方法，確保整個(gè)采集系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。試驗(yàn)件及試驗(yàn)臺(tái)各個(gè)設(shè)備監(jiān)控參數(shù)以不同的方式最終進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，在數(shù)采軟件的統(tǒng)一調(diào)度下運(yùn)行。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件就相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)的中心，系統(tǒng)測(cè)試軟件參照流行的工控組態(tài)軟件的模式構(gòu)筑結(jié)構(gòu)框架，實(shí)現(xiàn)所需功能，完成數(shù)據(jù)采集、處理和顯示功能，并完成網(wǎng)絡(luò)配置和通訊。

軟件采用Windows 7作為操作系統(tǒng)平臺(tái)，融合運(yùn)用VC++和VB作為應(yīng)用軟件開發(fā)平臺(tái)，軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行系統(tǒng)集成。具體軟件框圖如圖2所示。

該測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)除需完成以上所有功能外，力求達(dá)到界面友好易操作，功能完善，可以自動(dòng)生成系列技術(shù)文檔，具有監(jiān)控參數(shù)預(yù)警、報(bào)警功能以及數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)、反演功能。

2.3? 壓力與流量子系統(tǒng)

對(duì)于壓力與流量子系統(tǒng)，LXI系統(tǒng)會(huì)輸出一個(gè)TTL信號(hào)，用于同步觸發(fā)PSI設(shè)備，因?yàn)橛卸鄠€(gè)PSI機(jī)箱，則在其間增加一個(gè)TTL信號(hào)觸發(fā)分支器，把一個(gè)觸發(fā)信號(hào)分到多個(gè)PSI機(jī)箱中。這樣可以保證壓力與流量子系統(tǒng)與LXI系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的同步性。

新的要求對(duì)測(cè)試精度提出了更高的要求，在壓力測(cè)試中，試驗(yàn)器原來使用的壓力測(cè)量模塊大部分為大量程的測(cè)試模塊，這就造成了在測(cè)量相對(duì)較小的壓力的時(shí)候，相對(duì)誤差會(huì)大量增大。在測(cè)量的時(shí)候，使用滿量程精度的儀器的測(cè)量不確定度隨測(cè)量值下降而下降，沒有一個(gè)壓力傳感器在全部量程范圍永遠(yuǎn)保持同樣的準(zhǔn)確度。因此，讀數(shù)精度的表示都有一定的范圍，在遠(yuǎn)小于最大量程的很小壓力時(shí)，精度會(huì)大大降低。對(duì)于流量測(cè)試也是一樣，不同支路的流量量程不同，必須按設(shè)計(jì)的流量值細(xì)分，不同的支路選用不同量程的流量計(jì)，以達(dá)到要求的測(cè)試精度。

綜上所述，對(duì)于壓力和流量測(cè)量的精度提出了更高的要求，則需要將壓力和流量測(cè)量的范圍分得更細(xì)，讓測(cè)量的壓力處于壓力模塊最佳測(cè)量范圍值之間，盡可能避免因模塊量程偏差太大而引起的精度降低，提高測(cè)試精度。同時(shí)，優(yōu)化模塊工作環(huán)境，利用恒溫柜使其工作始終保持在最佳工作環(huán)境溫度中，保持最佳測(cè)試精度。

壓力和流量測(cè)試子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

2.3.1? 氣體總壓測(cè)量誤差

氣體總壓測(cè)量誤差包括總壓探針測(cè)量誤差（0.1%F.S）和壓力模塊測(cè)量誤差（0.05%F.S）。按方和根估算其總的精度如下：

2.3.2? 氣體靜壓測(cè)量誤差

氣體靜壓測(cè)量一般采用壁面開孔測(cè)量靜壓，其測(cè)量誤差與開孔情況（如孔徑、有無毛刺、垂直度等）關(guān)系很大，如孔徑為0.5 mm，其他情況符合要求，馬赫數(shù)在0.8以下，其靜壓測(cè)量誤差與動(dòng)壓頭的比值優(yōu)于0.3%。靜壓測(cè)量誤差包括壁面開孔測(cè)量誤差（0.3%F.S）和壓力模塊測(cè)量誤差（0.05%F.S），按方和根估算其總精度如下：

2.3.3? 冷氣流量測(cè)量誤差

冷氣流量測(cè)量誤差主要由質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量誤差決定。冷氣流量擬采用西門子7ME4613型質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，按細(xì)分的測(cè)量范圍選擇最合適的流量計(jì)，在其測(cè)量范圍內(nèi)的最大誤差為±0.93%F.S，進(jìn)一步考慮到數(shù)據(jù)采集模塊誤差，其測(cè)試鏈路總體誤差仍然小于±1%F.S。

綜上，可以通過該壓力與流量測(cè)量子系統(tǒng)提高壓力與流量測(cè)試精度以滿足新的測(cè)試要求。

2.4? 溫度子系統(tǒng)

溫度測(cè)量主要是各類熱電偶信號(hào)，其次是熱電阻信號(hào)。該試驗(yàn)器以往的溫度測(cè)試主要采用等溫板溫度采集系統(tǒng)，溫度受感器通過補(bǔ)償導(dǎo)線將溫度信號(hào)傳到等溫板，在等溫板經(jīng)過冷端補(bǔ)償后通過信號(hào)線將溫度信號(hào)傳輸給數(shù)采系統(tǒng)?，F(xiàn)在對(duì)測(cè)量通道數(shù)和測(cè)量精度提出更高要求，擬采用溫度測(cè)量模塊方式，選用美國VTI公司的EX1048A溫度測(cè)量模塊，每個(gè)溫度測(cè)量模塊有48個(gè)通道，溫度受感器通過補(bǔ)償導(dǎo)線將溫度信號(hào)傳到溫度測(cè)量模塊，模塊經(jīng)過處理后通過網(wǎng)線將溫度數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。等溫板溫度采集系統(tǒng)的測(cè)溫誤差由受感器本身誤差、等溫參考測(cè)量誤差、數(shù)采系統(tǒng)測(cè)量誤差三部分組成，溫度測(cè)量模塊的測(cè)溫誤差由受感器本身誤差、溫度模塊測(cè)量誤差兩部分組成，減少了誤差源，提高了溫度測(cè)量的精度。

整個(gè)溫度測(cè)試子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

2.4.1? 熱電阻溫度受感器測(cè)量誤差

當(dāng)使用熱電阻溫度受感器測(cè)溫時(shí)，選用A級(jí)精度鉑電阻Pt100測(cè)量，受感器允許偏差±（0.15+0.002*|t|）=±0.31 ℃，溫度測(cè)量模塊測(cè)量誤差為±0.2 ℃，溫度測(cè)量總誤差為：

2.4.2? 熱電偶溫度受感器測(cè)量誤差

熱電偶溫度受感器測(cè)量誤差由受感器的測(cè)量誤差、溫度測(cè)量模塊的測(cè)量誤差兩部分組成。其中，溫度測(cè)量模塊測(cè)量不同類型的熱電偶信號(hào)時(shí)測(cè)量誤差不同，具體如表1所示。

表1? 溫度測(cè)量模塊EX1048A精度列表

結(jié)合表1可知，當(dāng)溫度測(cè)量點(diǎn)測(cè)量范圍為0～1000 ℃ 時(shí)，采用K型Ⅰ級(jí)熱電偶，測(cè)量誤差為±4 ℃，溫度測(cè)量模塊的測(cè)量誤差±1.1 ℃。溫度測(cè)量總誤差為：

當(dāng)溫度測(cè)量點(diǎn)測(cè)量范圍為0～600 ℃時(shí)，采用E型Ⅰ級(jí)熱電偶，測(cè)量誤差為±2.4 ℃，溫度測(cè)量模塊的測(cè)量誤差±0.6 ℃。溫度測(cè)量總誤差為：

當(dāng)溫度測(cè)量點(diǎn)測(cè)量范圍為0～300 ℃時(shí)，采用T型Ⅰ級(jí)熱電偶，測(cè)量誤差為±1.4 ℃;溫度測(cè)量模塊的測(cè)量誤差±0.4 ℃。溫度測(cè)量總誤差為：

綜上，可以通過該溫度測(cè)量子系統(tǒng)提高溫度測(cè)試精度以滿足新的測(cè)試要求。

2.5? 系統(tǒng)運(yùn)行

該系統(tǒng)基于LXI平臺(tái)的大型測(cè)試系統(tǒng)的方案，已經(jīng)經(jīng)過調(diào)試并穩(wěn)定可靠地應(yīng)用到該試驗(yàn)臺(tái)中，如圖5和圖6所示。

該測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，并且滿足測(cè)試要求。首先，作為大型測(cè)試系統(tǒng)通過LXI的分布式系統(tǒng)布局有效地解決了遠(yuǎn)距離傳輸和線纜繁雜的問題，控制成本，利于實(shí)施與維護(hù)，經(jīng)驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試通道數(shù)達(dá)到一千個(gè)以上的吞吐率要求，并且采樣率達(dá)到每通道50 Sa/s/ch，滿足測(cè)試要求;其次，對(duì)于該大型測(cè)試系統(tǒng)來說，LXI引入了用于分布式儀器間定時(shí)和同步的IEEE1588精密時(shí)間同步協(xié)議（PTP），可靠地保證了該系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)精確同步性的問題，該系統(tǒng)總的時(shí)間同步性精度優(yōu)于5 ms，滿足測(cè)試要求;最后，利用分布式的系統(tǒng)架構(gòu)，可根據(jù)被測(cè)點(diǎn)的分布調(diào)整測(cè)試設(shè)備的位置，將測(cè)試設(shè)備放置于更加靠近被測(cè)點(diǎn)的位置，優(yōu)化各測(cè)量子系統(tǒng)，細(xì)分各測(cè)量模塊量程，再利用恒溫柜優(yōu)化模塊工作環(huán)境，該測(cè)試系統(tǒng)最終滿足精細(xì)化測(cè)量要求。

3? 關(guān)鍵技術(shù)

3.1? 分布式架構(gòu)

系統(tǒng)采用分布式的測(cè)試系統(tǒng)。本系統(tǒng)中每臺(tái)機(jī)柜分別布置在被測(cè)物周圍，或者拿出幾臺(tái)或單臺(tái)設(shè)備單獨(dú)放置。通過很短的測(cè)試線纜連接到被測(cè)物，測(cè)試設(shè)備通過幾十米的網(wǎng)線或測(cè)試局域網(wǎng)與測(cè)控間實(shí)現(xiàn)通訊。不僅節(jié)省了測(cè)試線纜，同時(shí)大幅降低了線上損耗，減少了環(huán)境干擾，提高了測(cè)量精度。

原有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用集中式，如圖7所示，所有測(cè)試線纜都從試驗(yàn)間經(jīng)橋架布到操縱測(cè)試間，進(jìn)入數(shù)采系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。為滿足精細(xì)化測(cè)試的需求，該臺(tái)的測(cè)點(diǎn)通道在一千以上，如果原數(shù)采系統(tǒng)保留，采用傳統(tǒng)集中式的系統(tǒng)架構(gòu)，一方面增加了測(cè)試線纜的長度，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，另一方面，原有橋架系統(tǒng)容量不夠，測(cè)試線纜的分布會(huì)更加雜亂，不利于系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及后期維護(hù)，因此，整個(gè)系統(tǒng)必須采用分布式的架構(gòu)，如圖8所示，可根據(jù)被測(cè)點(diǎn)的分布調(diào)整測(cè)試設(shè)備的位置，將測(cè)試設(shè)備放置于更加靠近被測(cè)點(diǎn)的位置，簡(jiǎn)化線纜連接并提高測(cè)量精度，從試驗(yàn)間到操縱測(cè)試間只需布網(wǎng)線即可。

3.2? 全系統(tǒng)精密同步

本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要基于LXI設(shè)備組建，同時(shí)包括PSI壓力測(cè)量模塊，采用IEEE-1588的時(shí)鐘同步方式。要采集的數(shù)據(jù)信號(hào)主要來自LXI總線的EX1000A系列、PSI9116系列，另外還包括發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器、測(cè)功器等設(shè)備。通過EX2500A進(jìn)一步傳遞信號(hào)到其他設(shè)備和LXI設(shè)備，以保證各設(shè)備之間的硬件采集同步，保證LXI設(shè)備內(nèi)的數(shù)據(jù)同步是所有數(shù)據(jù)同步的基礎(chǔ)。

設(shè)備同步過程如下，IEEE-1588的時(shí)鐘同步在網(wǎng)絡(luò)中選擇EX2500A設(shè)備儀器作為主時(shí)鐘儀器，主時(shí)鐘向所有從時(shí)鐘發(fā)出一個(gè)同步信息包，而且這個(gè)信息包中包含有信息發(fā)出的精確時(shí)間，用于同步觸發(fā)EX1000A設(shè)備，同時(shí)EX2500A可以輸出一個(gè)TTL信號(hào)，該信號(hào)可以控制所有的PSI機(jī)箱，由一個(gè)TTL信號(hào)觸發(fā)分支器將信號(hào)傳給所有的PSI設(shè)備，使其具備同時(shí)觸發(fā)的能力。開始采集時(shí)，由采集軟件發(fā)送一個(gè)觸發(fā)指令給EX2500A設(shè)備，其后執(zhí)行以上觸發(fā)流程。[4]

LXI設(shè)備的EX1000A系列和EX2500A 均支持時(shí)鐘同步信號(hào)，故LXI部分和其他設(shè)備部分通過IEEE-1588的時(shí)鐘同步實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)。其他系統(tǒng)同步觸發(fā)信號(hào)的輸入/輸出通過EX2500的Trigger In/Out接口來實(shí)現(xiàn)。這樣使得系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)。因此，該LXI系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是基于IEEE1588精密時(shí)鐘同步的觸發(fā)機(jī)制，使得該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)精確同步性問題上能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

4? 結(jié)? 論

本文研究了LXI總線的特點(diǎn)，并且組建了一套基于LXI總線設(shè)計(jì)的大型測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行良好，吞吐率及精度均滿足要求，達(dá)到了該試驗(yàn)臺(tái)改造技術(shù)要求。

LXI總線具有高吞吐率、形式靈活等特點(diǎn)，且它的最關(guān)鍵的技術(shù)是采用了IEEE-1588網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步協(xié)議，很好地解決了同步觸發(fā)的問題，這就可以在各種大型的測(cè)試系統(tǒng)和遠(yuǎn)程分布式的測(cè)試應(yīng)用中發(fā)揮非常顯著的作用，這是其他總線所不具備的優(yōu)勢(shì)。LXI具有的關(guān)鍵技術(shù)分布式結(jié)構(gòu)和全系統(tǒng)精密同步，使得LXI可以成為下一代測(cè)試系統(tǒng)中最重要的支撐，因此，在以后構(gòu)建的新的測(cè)試系統(tǒng)中，LXI技術(shù)必將得到更廣泛的研究和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 袁亞麗，張侃諭，王生學(xué)，等.基于LXI網(wǎng)絡(luò)的溫室分布式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 [J].機(jī)電一體化，2006（2）：50-52.

[3] 汪曉東.新一代組合儀表的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展方向 [C].//中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì).第十四屆全國測(cè)試與故障診斷技術(shù)研討會(huì)論文集，2005：7-11.

[4] 黃云水，馮玉光.IEEE1588精密時(shí)鐘同步分析 [J].國外電子測(cè)量技術(shù)，2005（9）：9-12.

作者簡(jiǎn)介：劉澤暉（1987-），男，漢族，湖南邵陽人，主管設(shè)計(jì)師，工程師，碩士研究生，研究方向：航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試。