5 系统功能测试及仿真

在完成系统硬件电路板的设计和软件程序的开发后，本章分别对 A/D 采集模块、

DDR3 SDRAM 存储模块的读写波形进行了测试，并对千兆网卡传输模块通过 Wireshark

软件进行抓包测速，调试成功并确认无误后将各模块组装起来对系统进行整体测试，试

验系统功能能否达到要求。数据采集系统组装图如图 5-1 所示，从上往下依次为 AD9238

模数转换模块、 FPGA 模块、千兆网卡模块和 DSP 模块，后期可根据试验要求进行模块

扩展。

验证 A/D 模块的直流性能之后，将安捷伦信号发生器的输出接口同 A/D 模块通道 1

的 SMA 接口连接，发送峰峰值为 4V （

-2V~+2V )，频率为 500KHz 的正弦波信号， FPGA

控制 AD9238 以 65M/s 的速度对信号进行采集，信号发生器端被测信号的设置如图 5-2

所示。

如图 5-3 所示为信号发生器发送频率为 500KHz 的正弦波时 A/D 模块通道 1 所得的

采集结果。

5.4 系统整体测试

冲击波超压测试系统设计完成后，为综合评估其整体性能，进行了总体测试。由于

冲击波测试环境复杂，本文选择在静态环境下进行冲击波信号的测量来验证系统可行性，

通过使用信号发生器产生某型弹的静爆冲击波波形（通过试验获得），然后使用所设计

的系统进行信号采集，通过此种方法测试，便于重复性试验验证系统的可靠性，且经济

成本低。

为获得某型弹爆炸时的冲击波波形，进行了现场测试实验，并采用瞬态信号采集仪

采集到了准确的信号波形，现对该试验做如下简单阐述。如图 5-12 所示为试验场地设备

布置图，试验共有 10 个测点，将弹药放置在中心支架上，以弹药的投影为爆心，从夹

角 30 °、 45 °、 60 °和 90 °四个径向方向布设测点，测试半径分别为 1m 、 2m 和 5m，

将所选用的 120B15 、 102B16 系列传感器通过夹具固定在支架顶端呈扇形分布，如图 5-

13 所示为试验现场图。

从图中可以看出，测得的数据曲线毛刺较少，该曲线上升沿陡峭，超压峰值高（约

为 1.65MPa ），正压作用时间短，负压低，压力衰减过程呈指数衰减，具有明显的冲击波

信号特点，验证了所选择传感器的性能，通过使用该型号传感器能够得到正确的测试结

果。

（ 1 ）试验准备阶段：

为检验测试系统的工作稳定性和可靠性，将所采集的冲击波数据导出至上位机，将

各采样点数据转换为电压值输入至信号发生器，使信号发生器产生冲击波信号，方便对

系统进行重复性试验。如图 5-15 所示为信号发生器端产生的冲击波信号，由图可知，信

号振幅为 3.275V ，示波器采集的冲击波曲线同信号发生器输出的波形一致，信号发生器

输出正常。

（2）试验过程：

在保证各模块可以正常工作的基础上，将数据采集系统拼装，进行系统功能的测试，

对系统检查无误后将其上电，通过仿真器将程序烧录至系统，信号发生器的输出通道与

A/D 模块的一个通道连接，同时通过千兆网卡连接至上位机， FPGA 控制 A/D 模块以

65M/S 的速度对信号进行采集，打开上位机端的示波软件观察波形，采集环境如图 5-16

所示。

如图 5-17 所示为采集到的冲击波曲线，由图可知采集到的信号无毛刺，波形清晰明

朗，同信号发生器端的信号波形一致。

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