CN113176063A - 一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置 - Google Patents

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周继昆
李翀
张�荣
黄海莹
王军评
郑星
邓婷
张平
欧阳智江
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    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置，包括中心控制模块、MEMS线加速度计、采集存储模块与数据回读接口；采集存储模块与MEMS线加速度计相连；中心控制模块分别与MEMS线加速度计、采集存储模块相连；采集存储模块与数据回读接口相连。本发明速度存储测试装置具有测量精度高、体积小、功耗低、携带方便、存储时间长的优点；能对产品的加速度、速度的时间历程进行测量，使得产品从加速到碰撞，再到减速的过程一目了然；采用模块化设计，易于维护。

Description

一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置
技术领域
本发明属于嵌入式存储测试技术领域，尤其涉及一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置。
背景技术
水平碰撞试验主要用于考核产品的抗碰撞性能，在进行水平碰撞试验时，必须在碰撞前将产品加速到设定的碰撞速度，若碰撞速度小于设定的碰撞速度，则为欠考核试验；若碰撞速度大于设定的碰撞速度，则为过考核试验，欠考核试验和过考核试验都是无效的试验。因此，产品的碰撞速度是评价碰撞试验是否有效的关键指标，必须对其进行有效测量。
目前，大多采用高速相机测量碰撞速度，这种测量方法可以对碰撞点的速度进行有效测量，但不能对产品的加速度、速度的时间历程进行测量，当需要关注产品的加速过程时，这种测量方法就不适用了。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置，包括中心控制模块、MEMS线加速度计、采集存储模块与数据回读接口；MEMS线加速度计用于线加速度数据测量；采集存储模块与MEMS线加速度计相连，用于存储测量的线加速度数据；中心控制模块分别与MEMS线加速度计、采集存储模块相连，用于对MEMS线加速度计、采集存储模块进行上电时间控制；采集存储模块与数据回读接口相连。
本发明的有益效果在于：本发明速度存储测试装置具有测量精度高、体积小、功耗低、携带方便、存储时间长的优点；能对产品的加速度、速度的时间历程进行测量，使得产品从加速到碰撞，再到减速的过程一目了然；采用模块化设计，易于维护。
附图说明
图1是发明的系统原理图；
图2是带锂电池的系统原理图；
图3是具体实施方式的原理图；
图4是数据回读接口接口芯片的电路连接图；
图5是水平碰撞试验线加速度的时间历程曲线；
图6是滤波后的线加速度的时间历程曲线；
图7是通过对线加速度积分得到的速度时间历程曲线。
图中：U1-FT245BM接口芯片；U2-存储器插接口；P-USB连接器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如附图1所示，本发明一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置，包括中心控制模块、MEMS线加速度计、采集存储模块与数据回读接口；MEMS线加速度计用于线加速度数据测量；采集存储模块与MEMS线加速度计相连，用于存储测量的线加速度数据；中心控制模块分别与MEMS线加速度计、采集存储模块相连，用于对MEMS线加速度计、采集存储模块进行上电时间控制；采集存储模块与数据回读接口相连。
优选的，所述中心控制模块为FPGA模块；FPGA模块设置有AD采集芯片，用于对MEMS线加速度计输出的电压信号进行采集。
优选的，所述FPGA模块设置有片内FIFO存储器，用于对NAND FLASH页编程时采集到的数据进行缓存。
优选的，还包括电源模块；电源模块与中心控制模块相连。
优选的，所述采集存储模块为NAND FLASH存储芯片。
优选的，所述数据回读接口采用USB接口。
本发明采用模块化设计思想，电源模块采用锂电池，用于为装置提供电源，锂电池与中心控制模块相连，锂电池输出电压为7.4V。中心控制模块对锂电池输出电压进行变换后输出到MEMS线加速度计和采集存储模块，并对MEMS线加速度计和采集存储模块的上电时间进行控制；MEMS线加速度计将线加速度信号转换为电压信号；采集存储模块对MEMS线加速度计输出的电压信号进行采集存储，试验完成后上位机通过USB接口读取采集与存储模块中的加速数据到PC机。
如附图3所示，采用FPGA模块作为主控芯片，FPGA模块通过16位低功耗∑-Δ型高精度AD采集芯片对MEMS线加速度计输出的电压信号进行采集，采样频率为1KHz，采用NANDFLASH存储器对采集到的数据进行存储。
由于NAND FLASH存储器在数据写入时采用了页编程的机制，在进行页编程时需要一定的时间，因此，这段时间中采集到的数据只能暂时存储到缓存中。
本发明利用FPGA内部的FIFO IP，在FPGA模块设置FIFO存储器，当NAND FLASH存储器在执行页编程时，暂时将采集到的数据存储到FPGA模块中的FIFO存储器中，缩小了该速度存储测试装置的体积。
数据回读接口采用FT245BM接口芯片，电路如附图4所示，用于PC机与采集存储模块之间数据交互，PC机通过数据回读接口向下发送指令，采集存储模块根据指令执行相应的操作或将NAND FLASH存储器中的数据上传到PC机。FT245BM接口芯片连接有存储器插接口和USB连接器；数据回读接口采用FT245BM芯片，与其他USB芯片相比，用户无需考虑固件设计以及驱动程序的编写，从而能大大缩短USB外设产品的开发周期。
由于本发明速度存储测试装置需要连同产品一起参与碰撞试验，因此，对本发明速度存储测试装置中的电路板进行灌封，采用环氧树脂对电路板进行灌封，增强了抗异常力学环境能力；此外，速度存储测试装置采用刚度较强的钛合金防护结构。
在碰撞试验中，该速度存储测试装置测试得到的线加速时间历程如附图5所示，从图中可以看出，测试数据中耦合了产品在运动过程中的振动信号，对此，以100Hz为截至频率对线加速度进行低通滤波，滤波后的信号如图6所示，从图中可以看出，滤波后，有效去除了振动信号的干扰；产品从加速到碰撞，再到减速的过程一目了然。对线加速度积分得到的速度时间历程如图7所示，从图中可以看出，产品在碰撞时刻达到最大速度，碰撞后速度逐渐将为0。
本发明一种基于嵌入式技术的速度存储测试装置，能够安装在产品中，随产品一起经历碰撞试验，全程记录产品的加速度时间历程，试验完成后，通过USB接口将装置中存储的线加速度数据回读到上位机中，利用上位机的数据处理软件对数据进行处理得到产品的加速度、速度时间历程。本发明速度存储测试装置具有测量精度高、体积小、功耗低、携带方便、存储时间长的优点。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置，其特征在于，包括中心控制模块、MEMS线加速度计、采集存储模块与数据回读接口；MEMS线加速度计用于线加速度数据测量；采集存储模块与MEMS线加速度计相连，用于存储测量的线加速度数据；中心控制模块分别与MEMS线加速度计、采集存储模块相连，用于对MEMS线加速度计、采集存储模块进行上电时间控制；采集存储模块与数据回读接口相连。
2.根据权利要求1所述一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置，其特征在于，所述中心控制模块为FPGA模块；FPGA模块设置有AD采集芯片，用于对MEMS线加速度计输出的电压信号进行采集。
3.根据权利要求2所述一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置，其特征在于，所述FPGA模块设置有片内FIFO存储器，用于对NAND FLASH页编程时采集到的数据进行缓存。
4.根据权利要求1所述一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置，其特征在于，还包括电源模块；电源模块与中心控制模块相连。
5.根据权利要求1所述一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置，其特征在于，所述采集存储模块为NAND FLASH存储芯片。
6.根据权利要求1所述一种用于水平碰撞试验的速度存储测试装置，其特征在于，所述数据回读接口采用USB接口。
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