(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210478877.6 (22)申请日 2022.05.05 (71)申请人 中北大学 地址 030000 山西省太原市学院路3号 (72)发明人 张鹏　孟园　刘鹏　李孟委　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 徐激波 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G05B 19/042(2006.01) (54)发明名称 一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参 数测量系统 (57)摘要 本发明公开了一种具有高时空分辨率的阵 列分布式多参数测量系统， 通过在飞行器边界层 检测区域内部署大量的传感器阵列节 点， 采用高 频率传感器以及高速ADC， 来获取飞行器飞行过 程中边界层的各种参数， 大大提高了测量系统的 时空分辨率， 从而提高了测量系统的实时性与准 确性。 同时， 本系统设计了电压输入接口、 IEPE接 口与RS485接口， 可接入各种类型的传感器， 提高 了系统的通用性与可靠性， 降低了系统的布线难 度。 系统采用eMMC阵列的方式完成数据的高速 大 容量存储。 采用此种体系结构， 主控制站可以同 时挂载多个测试节点， 也可以合理有效的应用各 个测试节 点进行测试， 从而顺利完成多传感器分 布式并发测试的协调与控制。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 115096351 A 2022.09.23 CN 115096351 A 1.一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特征在于， 所述系统包括： 传感器阵列模块、 RS485接口模块、 IEPE接口模块、 电压输入接口模块、 FPGA主控模块、 A/D采 集模块、 DDR3模块、 eMMC存储模块、 以太网模块、 电源模块以及上位机。 所述传感器阵列模块 通过部署传感阵列节点来获取飞行器的各种参数； 所述RS485接口模块负责接收前端数字 传感器输出的数字信号； 所述IEPE接口模块负责接收和调理前端IEP E传感器输出的模拟信 号； 所述电压输入接口模块负责接收和调理前端模拟传感器输出的模拟电压信号； 所述 FPGA主控模块实现对各个模块的协调与逻辑控制； 所述A/D采集模块完成前端模拟信号的 模数转换； 所述DDR3模块完成FPGA对eMMC存储模块进行写操作时的数据缓存； 所述eMMC存 储模块完成测量系统数据的固态存储； 所述以太网模块实现上位机与测 量系统之间命令、 数据的交互； 所述电源模块用于为所述系统提供电源； 所述上位机实现测量系统数据的预 处理及显示。 2.根据权利要求1所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述传感器阵列模块根据测量需求， 合理设计布线 结构和阵列的排布密度， 在监测 区域内部署大量传感阵列节点， 获取飞行器边界层的各种参数。 3.根据权利要求1所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述 RS485接口模块负责接收前端数字传感器输出的数字信号， 接收的数字信号可 直接通过 FPGA进行处 理， 丰富了测量系统的接口类型， 提高了其 通用性。 4.根据权利要求1所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述IEPE接口模块负责将前端IEPE传感器输出的模拟信号进行放大和滤波， 并针 对不同的IEPE传感器动态调整其输出电压范围。 5.根据权利要求1所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述电压 输入接口模块负责接收和调理前端模拟传感器输出的模拟电压信号。 6.根据权利要求1所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述FPGA主控 模块选用Xi linx公司ARTIX ‑7系列的 FPGA 芯片作为主控芯片。 7.根据权利要求6所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述FPGA主控 模块还包括JTAG调试接口， 所述JTAG调试接口与所述FPGA芯片相连。 8.根据权利要求6所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述FPGA主控模块还包括时钟模块， 所述时钟模块给所述FPGA主控模块提供系统 时钟。 9.根据权利要求6所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述FPGA主控模块还包括SPI  Flash配置芯片， 所述SPI  Flash配置芯片用于存储 所述测量系统的启动文件等。 10.根据权利要求1所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述A/D采集模块实现对所述IEPE接口模块和所述电压输入接口模块输出的模拟 信号进行模数转换。 11.根据权利要求1所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述DDR3模块包括多片DDR3存储芯片， 所述DDR3模块完成FPGA对eMMC阵列进行写 操作时的数据缓存。 12.根据权利要求1所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115096351 A 2征在于， 所述eMMC存储模块包括多片eMMC存储芯片， 所述eMMC存储模块完成对测量系统数 据的固态存 储。 13.根据权利要求1所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述以太网模块包括千兆以太网P HY芯片和RJ45接口， 所述以太网模块的功能主要 是按照以太网协议对前端数据进行打包， 传输至上位机显示， 实现上位机与测量系统之间 命令、 数据的交 互。 14.根据权利要求1所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述电源模块包括多个电压转换芯片， 所述电压转换芯片产生成各个模块所需的 电压。 15.根据权利要求1所述的一种具有高时空分辨率的阵列分布式多参数测量系统， 其特 征在于， 所述上位机实现测量系统数据的反演、 预 处理以及显示功能。 所述上位机可以同时 挂载和管理多个测试节点， 也可以合理有效的应用各个测试节点进行测试， 并且可以通过 上位机控制测试节点的输出， 从而顺利完成多传感器阵列分布式并发测试的协调控制问 题。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115096351 A 3