Распределенные системы параметрических измерений - Электроника: Наука, Технология, Бизнес 6/2009

Распределенные системы параметрических измерений

Рис. 1 Усилитель заряда РШ2738Э

При проведении пуско-наладочных работ и оценке технического состояния мощных энергетических установок необходимо оперативно собирать и обрабатывать данные измерений параметров, характеризующих работоспособность узлов установок. Объекты исследования на таких установках территориально удалены друг от друга, а измеряемые параметры включают в себя широкий набор различных физических величин. При этом часто требуется синхронно получать данные о состоянии параметров различных узлов установки. Наша компания производит оборудование, на основе которого можно строить распределенные измерительные системы для решения таких сложных задач.

Оборудование, которое мы предлагает для контроля параметров установок на промышленных объектах, включает несколько приборов.

Усилители заряда РШ2731Э, РШ2734Э, РШ2738Э (одно-, четырех- и восьмиканальные соответственно) (рис.1) предназначены для согласования пьезоэлектрического измерительного преобразователя (акселерометра) со стандартными средствами измерения электрических величин в соответствии с ГОСТ 22261. Основное назначение приборов – работа в составе виброметрических и гидроакустических систем. В совокупности с акселерометрами и платой сбора данных усилители заряда позволяют регистрировать и наблюдать величины и осциллограммы ускорений, скоростей, перемещений и ударов. Усилители хорошо адаптируются к чувствительности любого датчика, поскольку имеют очень мелкую сетку коэффициентов преобразования: шаг изменения коэффициента преобразования в диапазоне 0,1–9,99мВ/пКл составляет 0,01мВ/пКл; в диапазоне 10,0–99,9 мВ/пКл – 0,1мВ/пКл; в диапазоне 100–250мВ/пКл– 1 мВ/пКл. Погрешность коэффициента преобразования – не более 0,3% во всем диапазоне частот сигналов датчиков (от5Гц до 50 кГц). Предельный допустимый заряд на входе усилителя может достигать 106 пКл, а максимальный рабочий заряд на входе составляет 105 пКл. Приборы получают питание от источника постоянного тока 9–30В любой полярности либо от источника переменного тока 8–22В или 220 В. Программное управление усилителями заряда с компьютера производится через интерфейс RS232. Каждый модуль усилителя заряда имеет вход и выход RS232. Поэтому модули можно последовательно соединять между собой, увеличивая общее число измерительных каналов до 128. Расстояние от усилителей до измерительной аппаратуры достигает 170 м.

Рис. 2 Иизмерительный 20-канальный
преобразователь температуры РШ2816

Измерительный 20-канальный преобразователь температуры РШ2816 (рис.2) предназначен для измерения температуры промышленных зон с помощью термопар. Он совместим с термопарами типов B, E, J, K, N, T, R, S. Частота дискретизации на канал может задаваться равной 0,1; 1 и 10 Гц. Входное напряжение может составлять ±2,5 В; ±1,25 В; ±625мВ; ±312,5мВ; ±156,2 мВ; ±78,125 мВ; ±39,06 мВ; ±19,53 мВ. При использовании РШ2816 температуру можно измерять с максимальной чувствительностью термопары (до 0,1°С). РШ2816 обеспечивает передачу обработанных данных в ПК по RS-485 или последовательному двухпроводному интерфейсу S-net, распространенному в промышленных приложениях.

РШ2916 – измерительный 10-канальный преобразователь сигналов с полумостовых и мостовых тензодатчиков. Частота дискретизации на канал составляет 0,1; 1 или 10Гц. Так же как РШ2816, прибор может передавать данные в ПК через интерфейсы RS-485 или S-net. Преобразователи РШ2816 и РШ2916 имеют одинаковый металлический корпус.

Рис. 3 Динамический усилитель РШ3016

Динамический усилитель РШ3016 (рис.3) способен измерять параметры более высокочастотных сигналов, чем РШ2816/2916, – до 19 кГц. Он предназначен для измерения сигналов резистивных мостовых и полумостовых датчиков, индуктивных мостовых и полумостовых датчиков, емкостных мостовых и полумостовых датчиков, в том числе датчиков с частотным выходом. РШ3016 содержит до 16 гальванически развязанных модулей РШМ-01, 02, 03 в конструктиве 19". Модуль РШМ-01 измеряет деформацию, перемещение и силу на основе сигналов емкостных и индуктивных датчиков с частотным выходом, на которые подается переменное напряжение на частотах 4800 или 9600 Гц (это несущие частоты измерительного моста датчиков). РШМ-02 – модуль измерения напряжения. Он может использоваться совместно с РШ2731/4/8 для измерения параметров сигналов зарядовых датчиков. РШМ-03 – модуль измерения частоты и счета импульсов. Усилитель РШ3016 оснащен интерфейсами RS232 и Ethernet. Через интерфейс Ethernet прибором можно управлять с компьютера. Усилитель может иметь до 16 каналов в одном корпусе. В каждом канале присутствует 24-разрядный АЦП. РШ3016 оснащен оперативной памятью объемом до 16Гб. Прибор имеет также встроенные функции тестирования.

На базе описанных приборов, объединенных в сеть, можно создать распределенную систему параметрических измерений (рис.4). У каждого из блоков РШ2816/2916 есть свой адрес в сети. Сигнал от компьютера поступает через интерфейс Ethernet или RS-232 на блок РШ2817. Прибор РШ2817 преобразует сигналы Ethernet в сигналы S-net или RS-485, а также выступает в роли коммутатора. Через РШ2817 сигналы передаются в сеть к модулям РШ2816/2916. Аналогично информация передается от модулей к компьютеру. РШ3016 управляется непосредственно с компьютера через Ethernet. Количество модулей РШ3016 и РШ2816/2916 в системе определяется числом входных каналов, необходимым для решаемой задачи.

Рис. 4 Блок-схема распределенной системы параметрических измерений.Tn – сигналы с датчиков.

Для управления системой используется специальное программное обеспечение. Программная оболочка обеспечивает управление сбором и обработкой данных, формирует режимы проведения измерений, отображает полученные результаты (рис.5). Данные измерений могут быть записаны на жесткий диск для хранения и вторичной обработки средствами различных программных приложений.Комплекс аппаратуры и программное обеспечение гибко адаптируются для создания сложных измерительных систем на различных промышленных объектах в соответствии с требованиями заказчика.

Рис. 5 Пример измерений прибором РШ3016 – импульсы на резистивном полумостовом датчике и их спектральное представление