МНОГОКАНАЛЬНАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к средствам измерения, представляет собой многоканальную измерительную систему и предназначена для измерения напряжения постоянного тока соответствующего значениям температуры при проведении теплопрочностных, тепловых и климатических испытаний объектов авиационного вооружения, где требуется вести многозонный контроль и регистрацию температуры.
Известны в существующем уровне технике (см. техническое описание и инструкцию по эксплуатации 3.9026.171. ТО, типография ВЦИ, Москва, 1982 год) приборы автоматические следящего уравновешивания, предназначенные для измерения силы и напряжения постоянного ока, а также неэлектрических величин, преобразованных в указанные электрические сигналы и активное сопротивление.
По виду входного сигнала приборы разделяются на группы:
приборы для измерения напряжения и силы постоянного тока - потенциометры (КСП4, КСП4И, КСУ4);
приборы для измерения активного сопротивления - мосты (КСМ4, КСМ4И).
Приборы КСП4, КСП4И работают в комплекте с термоэлектрическими преобразователями.
Приборы КСМ4 и КСМ4И работают в комплекте с термопреобразователями сопротивления, в частности, приборы КСМ4-001, КСМ4-002 постоянного тока работают в комплекте с термопреобразователями сопротивления в диапазоне измеряемых температур от 0°С до 100°С и от от 0°С до 150°С, устанавливаемыми в сильных магнитных полях.
Предусмотрено как одноканальное, так и многоканальное исполнение приборов.
Измерительный канал указанных приборов содержит набор блоков аналоговой электроники для преобразования напряжения постоянного тока в поступательное движение каретки с пишущим устройством.
К недостаткам известных приборов следует отнести невозможность преобразовывать и сохранять результаты измерений в цифровом виде; наличие задержек, возникающих при переключении многоканального прибора между каналами измерений; для визуализации результатов измерений и подготовки протоколов испытаний необходимо предварительно расшифровывать данные с диаграммной ленты, что значительно увеличивает трудоемкость испытаний.
В существующем уровне техники (см. Многоканальный измеритель температуры Термодат-22М1, модель 22М1-РВ/12УВ/12Р/12Р, Руководство пользователя. Приборостроительное предприятие «Системы контроля». Россия, г.Пермь, http:/www.termodat.ru) известен многоканальный прибор Термодат-22М1, имеющий 12 универсальных входов (каналов) для подключения различных датчиков. Каналы измеряются по очереди и отображаются на дисплее циклически, через 2 секунды, либо один из выбранных каналов. Измерение ведется последовательно по всем каналам. Прибор имеет блочную конструкцию. Он состоит из блока индикации и периферийного блока.
Недостатками данного прибора являются измерение каналов по очереди, что делает невозможным контроль и регистрацию данных по всем каналам одновременно; отсутствие жесткой привязки измеренных данных к моменту измерения; ограниченное количество измерительных каналов (12); все перечисленное существенно снижает эксплуатационные возможности прибора.. Результаты измерения отображаются через 2 секунды, и только в одном виде - количественном показателе измеряемой температуры, что существенно ограничивает оперативность функционирования прибора и сужает до одного виды представления результатов измерения.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание многоканальной измерительной системы, адаптированной для проведения испытаний за счет увеличения количества синхронно опрашиваемых каналов измерений, позволяющей существенно повысить оперативность проведения испытаний за счет повышения скорости сбора информации, обеспечить возможность анализа регистрируемых данных в режиме реального времени, расширить функциональные возможности по отображению результатов измерений и повысить точность измерений.
Это же, по существу, является и техническим результатом, для обеспечения получения которого предназначена предлагаемая полезная модель.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что предлагаемая полезная модель содержит набор терминальных блоков для подсоединения датчиков измерения температуры, при этом указанные блоки связаны с модулями согласования сигналов, объединенными в шасси согласования сигналов, которое связано с платой сбора данных, взаимосвязанной, в свою очередь, через шасси управления с контроллером управления, предназначенным для обработки и передачи результатов измерения.
Предлагаемая полезная модель имеет блочную конструкцию и представлена в виде блоков на фигуре 1, образующих устройство многоканальной измерительной системы, включающей, по меньшей мере, 64 идентичных каналов измерения.
Как следует из фигуры 1, в состав системы входят терминальные блоки 1, предназначенные для подсоединения датчиков измерения температуры. Каждый из указанных блоков 1 связан с модулем согласования сигналов 2, которые, в свою очередь, объединены в шасси 3 согласования сигналов.
Многоканальная измерительная система содержит также плату сбору данных 4, взаимосвязанную через шасси 5 управления с контроллером управления 6.
Принцип действия данной системы основан на преобразовании аналогового сигнала от датчика измерения температуры (THH(N), TXA(K), TXK(L), ТЖК(J) по ГОСТ Р8.585-2001) в значение температуры и выдаче результатов измерения пользователю(ям).
Каждый канал системы работает следующим образом.
Аналоговый сигнал от датчика измерения температуры через терминальный блок 1 подается в модуль согласования сигналов 2 NI SCXI-1125, где происходит его усиление и фильтрация. Усиленный и отфильтрованный сигнал передается на вход платы сбора данных 3 NI PXI-6221, в которой оцифровывается и передается в оперативную память контроллера управления 6 NI PXI-8196, который работает под управлением операционной системы реального времени. На нем программа обработки со строго детерминированным временем выполнения производит вычисление полинома ТЭДС (термоЭДС) датчика измерения температуры (термопары). Обработанные результаты измерения сохраняются на жестком диске (период сохранения 0,5 сек), из них формируются массивы и через сетевой протокол TCP/IP, используя буфер FIFO (первый вошел, первый вышел) передаются потребителю (ям). Потребителем может быть любой переносной или персональный компьютер, оснащенный сетевым оборудованием и хост программой, которая представляет пользователям возможность построения графиков, отображения диаграмм в ходе испытаний, сохранения данных, передачи в Excel и на печать.
Разработанная система обладает следующими свойствами:
- позволяет проводить измерения температур исследуемого объекта по 64 независимым измерительным каналам.
- обладает скоростью сбора информации (окончательные, отфильтрованные и обработанные данные) 0.5 сек на все каналы;
- позволяет записывать результаты измерений на жесткий диск;
- позволяет передавать в режиме реального времени измеренные значения температур любому количеству подключенных к системе по сети Ethernet ЭВМ пользователей;
- позволяет проводить анализ получаемых результатов измерения в реальном времени;
- система расширяема и легко реконфигурируется под разные задачи;
- позволяет отображать результаты измерений в виде графиков, диаграмм.
- система имеет цифровые выходы для управления аварийной системой охлаждения и пожаротушения;
- измерительная часть системы гальванически развязана с общей шиной земли, кроме этого имеет поканальную развязку, что позволяет использовать ее для измерения температуры изолированных термопар, имеющих общую нулевую точку, в том числе нормально функционирует в условиях шумов от работы аппаратуры объекта испытаний;
- программное обеспечение контроллера управления разработано с учетом особенностей испытаний на кинетический нагрев, позволяет точно детерминировать время оцифровки каждого значения с каждого канала, что дает более достоверные данные о моменте измерения температуры;
- программное обеспечение системы позволяет фиксировать временные интервалы событий, отображать в реальном времени графики температур, разбивать измерительные каналы на группы и подгруппы, контролировать перегрев объекта испытаний по уставке, индивидуальной для каждого канала, управлять системой охлаждения в ручном и автоматическом режимах, составлять блок схему объекта испытаний и и отображать на ней измеряемые значения температур в реальном времени.