星载电子设备多余物数据采集系统的设计

　　星载电子设备是航天电子系统中不可缺少的电气部分，直接影响着航天电子系统的可靠性。多余物是影响电子设备可靠性的主要因素之一。多余物是指在电子设备生产、制造、封装及使用过程中在其密封腔体内部残留或产生的各种金属或非金属颗粒。在航天设备工作过程中，外部冲击或振动使多余物游离随机运动碰撞，可能导致电子设备内部器件误动作或失效，甚至造成航天事故，是亟待解决的重大问题。

　　微粒碰撞噪声检测法(Particle Impact Noise Detection，PIND)是目前应用最为广泛的一种多余物检测方法。目前，元器件级(如继电器)的PIND方法已经被列入我国军事工业标准，对保证我国应用于航天型号中军用电子元器件有无多余物起到了重要的作用。相对于电子元器件，电子设备的尺寸更大、重量更重、内部结构更为复杂，由于电子设备和电子元器件在诸多方面的差异，使得电子元器件的PIND方法无法适用于电子设备。针对电子设备这样系统级的多余物检测方法，还没有标准可循，相关的研究还处于探索阶段。

　　数据采集技术是多余物检测系统中一个极为重要的信息处理环节，考虑到利用各通道数据的相关性分析，采用同步实时的多通道信号采集技术，可为自动判别多余物的存在与否提供了较为丰富的数据。数据传输给上位机有多种方式，USB支持主机与各种即插即用的外设之间进行数据传输，支持不同速率的同步和异步传输方式，理想的最高传输速率可达480 Mb/s，具有传输数率高和便携等特点。USB设备应用于数据的实时采集是非常合适的，已逐渐取代各种传统的设备(如RS232、PCI设备等)，在实际中应用更加方便。目前，市场上现有的USB数据采集卡较多，但成本较高、非同步采集和传输灵活性差等缺点。

　　本文是在星载电子设备的多余物检测系统的需求下，依据电子设备尺寸更大、重量更重、内部结构更为复杂以及多余物信号的频率特性，设计并实现了采样速率为500 k的四通道同步实时数据连续采集系统，采用USB传输方式。

　　1 系统总体设计

　　本系统是将输入的四路模拟信号通过前端的信号调理电路进行调理，再经过转换器件AD7892转换成数字信号量，经过外部FIFO(先进先出)CY7C4265的缓存，将采集到的数据有序且快速地传输至USB控制器CY7C68013，再将数据传输至上位机进行分析和处理。当上位机发出采集数据控制命令后，经CY7C68013分析，通知逻辑控制芯片EPM7064对A/D和外部FIFO进行初始化，并启动A/D开始采集数据。四通道数据采集卡结构框图如图1所示。

　　2 系统硬件设计