在國防科技領域，高?g?值加速度傳感器廣泛應用于先進兵器研制，如深侵徹系統、精確打擊彈藥及鉆地彈藥等。其性能指標直接影響研究結果的準確性與可靠性，因此對該傳感器進行定期校準意義重大。高沖擊加速度校準系統具備多方面功能，適用于多種場景，應用范圍明確，且有著獨特的特點。

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一、功能實現

1. 沖擊激勵與量值復現：通過電磁發射技術與?Hopkinson?桿技術，對被測傳感器施加沖擊激勵。電磁發射器利用磁場耦合機制，使彈丸加速撞擊波形整形器，在?Hopkinson?桿中產生壓縮波，從而激勵傳感器。同時，借助激光干涉儀對激勵量值進行復現，實現對傳感器所受加速度的精準測量。

2. 多信號采集與處理：系統能夠同步采集被測傳感器信號、激光干涉信號以及高低電平信號。采集后，對激光干涉信號進行解調，并結合其他信號計算出彈丸撞擊速度、高沖擊加速度峰值、脈寬以及被測傳感器靈敏度等關鍵參數。

3. 數據管理與證書生成：具備數據處理、存儲、查詢功能，還可根據規程要求生成校準證書，方便對校準數據進行管理和追溯。

二、應用場景與范圍

該校準系統主要應用于高?g?值加速度傳感器的校準場景，滿足其?10000gn?以上的校準需求。適用于國防科技工業中各類涉及高沖擊加速度測量的領域，為高加速度量值溯源以及高沖擊加速度和動高壓等測試工作提供有力支持。

三、系統特點

1. 高度集成化、一體化：將電磁發射裝置、激光測速裝置、數據采集卡、信號調理儀等多種硬件設備集成在一起，實現了校準系統的一體化運作，減少了系統的復雜性，提高了校準效率。

2. 自動化程度高：基于?LabVIEW?開發的軟件系統，實現了對硬件設備的自動化控制和數據處理流程的自動化執行，降低了人工操作的繁瑣程度，提高了校準的準確性和可靠性。

3. 測量精準：經過試驗驗證，系統與標準裝置的測量結果偏差僅為?-0.78%，能夠精準地測量傳感器的各項參數，滿足計量檢定的嚴格需求。

四、硬件選型

1. 機箱與控制器：選用?NIPXIe?-?1092?機箱與?NIPXIe?-?8840?控制器，組成具有強大數據處理能力的?PXI?系統，具備高數據帶寬、高精度定時的特性，為整個系統的數據處理提供了堅實的基礎。

2. 板卡：NIPXIe?-?5111?示波器板卡，擁有?350MHz?帶寬、1.5GS/s?采樣率的雙通道，用于高速采集激光干涉儀輸出的多普勒信號以及載波信號；NIPXIe?-?6396?高速數據采集卡，采樣率為?14MS/s，8?通道同步采集，負責采集激光干涉儀輸出的速度信號以及?PCB482C?信號調理儀輸出的被測傳感器信號。

3. 其他設備：采用?PolytecHSV?-?100?激光干涉儀進行速度和位移測量；PCB482C?信號調理儀對傳感器信號進行調理；激光測速裝置用于測量彈丸速度；電磁發射器提供沖擊激勵。

五、軟件架構

軟件采用?“基于隊列的動態多引擎生產者消費者”?模式設計。“生產者”?線程作為人機交互接口，截獲和傳送用戶操作指令。消息管理機構接收到指令后，根據任務類型選擇在自身線程處理或通過隊列分發到各引擎。各引擎并聯運行、信息獨立，公用數據通過共享資源模塊傳遞。該模式實現了托管機制，使各線程負荷均衡，且各模塊耦合少、權責清晰，便于維護和分工。軟件包含用戶送檢信息錄入、系統參數配置、數據采集、數據處理、數據存儲、證書生成、數據查詢?7?大功能模塊。

六、功能實現方式

1. 數據采集模塊：為實現激光干涉儀標準加速度信號與被測傳感器加速度信號的同步采集，需對?NIPXIe?-?5111?與?NIPXIe?-?6396?進行同步觸發。具體通過將兩張板卡的參考時鐘全部設置為?NIPXIe?-?1092?背板?100MHz?時鐘，實現采樣時鐘同源；利用激光干涉儀輸出的速度信號觸發?NIPXIe?-?6396，并將該板卡的觸發信號經?PXI?觸發總線傳輸至?NIPXIe?-?5111，實現同步觸發。

2. 數據處理模塊：依據激光干涉信號表達式及相關公式，利用?LabVIEW?豐富的數學函數和公式節點，實現激勵加速度量值的復現以及傳感器靈敏度的計算。在設計時，根據減少測量沖擊加速度峰值誤差的需求，選用截止頻率≥10/THz?的低通濾波器進行濾波。

3. 數據查詢模塊：采用數據庫技術，將采集及處理后的數據存儲至?SQLServer?數據庫。試驗后可根據相關參數條件對歷史數據進行篩選、回放以及證書生成。

七、開發問題及解決措施

1. 多設備同步問題：在實現多種硬件設備協同工作時，面臨著設備同步的難題。例如，要確保激光干涉儀、數據采集卡等設備在同一時間基準下工作，以獲取準確的測量數據。通過統一設置設備的時鐘基準，如將板卡參考時鐘設置為?NIPXIe?-?1092?背板時鐘，并合理利用設備間的觸發信號傳輸，解決了多設備同步問題，保證了數據采集的準確性和一致性。

2. 信號處理精度問題：在處理激光干涉信號和解調傳感器信號過程中，由于信號的復雜性和干擾因素，容易出現測量精度不高的情況。針對這一問題，通過優化信號處理算法，選用合適的濾波器參數，如在數據處理模塊中選用滿足要求的低通濾波器，有效減少了噪聲干擾，提高了信號處理的精度，進而提升了系統測量的準確性。