传统的电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography,ECT)系统串行测量模式难以捕捉航空发动机尾喷管处尾气瞬时状态信息,为满足航空发动机尾喷管处尾气的监测需求,本文设计了一种高速并行ECT数据采集系统,以5个现场可编程门阵列(FPGA)芯片协同控制为核心,从而达到提升数据采集部分吞吐量的目的,进而提高系统响应速度,对于监测航空发动机尾喷管处尾气具有十分重要的意义。本文深入研究解决了并行模式电容层析成像系统设计中的多核心控制器协调、多通道数据同步采集、相敏解调、传输问题,主要工作和结果如下:1、设计了一种基于5片FPGA的并行ECT数据采集系统,系统划分为两级设计,第一级为数据采集、数字相敏解调算法处理,第二级负责FPGA系统与PC上位机通信。利用FPGA的并行处理优势,减少处理器中循环计算队列所耗费的时间,依据功能可实现性,将整个系统划分为激励源主控制器、协处理器、通信模块,并进行系统级融合调试,有效提高了系统整体数据吞吐率。2、系统第一级包含C/V转换、抗混叠滤波、模数转换以及3个用于数字相敏解调的协处理器,两级之间的数据传输采用多通道级联SPI通信,将协处理器数据汇总至第二级FPGA+USB3.0通信端,另有1片独立的FPGA芯片采用电平跳变触发、同步锁相信号的方式负责解决3片FPGA之间多个数字相敏解调通道的同步问题,使得各通道数据单周期解调点数保持一致,提高解调精度,保证了各通道数据有条不紊地传输至上位机。3、系统第二级为负责数据筛选处理、PC上位机通信接口的FPGA,通信模块采用USB3.0高速通信板卡,有效地提高了系统数据传输能力。分析数字信号传输基于数字相敏解调原理,适当增加乘累加周期,求采集输入信号与参考信号最大化协相关性,降低解调误差,提高数据采集运算精度。4、完成了对系统静态性能测试,结合系统各个模块电路延迟时间对系统动态性能作了理论计算评估即成像速率为900帧,达到监测航空发动机尾气的最低帧速率,并对并行ECT系统设计优化提出了一些建议。