МНОГОКАНАЛЬНАЯ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для проведения синхронных измерений параметров вибраций и шума, при осуществлении мониторинга параметров сложных технических систем в ходе их испытаний и эксплуатации, например, судов.
Известна многоканальная автоматизированная измерительная система (МАИС) для решения аналогичной задачи, содержащая электрически связанные станцию управления, сетевой коммутатор, компьютерные блоки и первичные измерительные преобразователи, включающие датчики виброускорения. /Датчики теплофизических и механических параметров: Справочник в трех томах. Под общей редакцией Ю.Н.Коптева; под редакцией Е.Е.Богдатьева и др. Т.II, М.: ИПРЖР, 1999, стр.558, 559, рис 5.237/.
Данная МАИС принята за прототип.
Прототип обеспечивает накопление и хранение поступающей по каждому измерительному каналу информации вычисление значений виброускорений и виброперемещений, спектральный, статистический анализ сигналов виброускорения и виброперемещения, корреляционный анализ сигналов виброускорения и виброперемещения и т.п.
Недостатком прототипа является ограниченность его применения случаем измерения параметров вибраций и ускорения.
Техническим эффектом, получаемым от внедрения полезной модели, является расширения ее эксплуатационных способностей за счет дополнительной возможности проведения синхронных измерений параметров шума в воздушной и водных средах.
Поставленный технический результат достигают за счет того, что в известной МАИС, содержащей электрически связанные станцию управления, сетевой коммутатор, компьютерные блоки и первичные измерительные преобразователи, включающие датчики виброускорения, дополнительно содержит N первых М канальных универсальных измерительных модулей, выполненных на базе малогабаритных промышленных компьютеров, и N вторых М канальных универсальных измерительных модулей, выполненных на базе мобильных персональных компьютеров, при этом первичные измерительные преобразователи, дополнительно включающие в себя гидрофоны и микрофоны, объединены совместно с датчиками виброускорения в М групп, образующие совместно с первыми и вторыми измерительными модулями 2 MN измерительных каналов, при этом к каждому из первых и вторых измерительных модулей подключены по М первичных преобразователей, причем синхронизирующие входы измерительных модулей объединены шиной синхронизации, а их выходы измерительных модулей через сетевой коммутатор соединены со станцией управления.
Станция управления, сетевой коммутатор и измерительные модули электрически связаны между собой в локальную сеть на базе коммуникационных протоколов и технических средств сетевой технологии LAN, на основе стандартов Ethernet с возможностью подключения к ней внешних потребителей.
Станция управления выполнена на базе настольного или мобильного компьютера типа ноутбук.
Каждый из М каналов измерительных модулей выполнен с двумя параллельными входами, подсоединенными к модулям через тумблер и выполненными с возможностью подключения к ним двух видов датчиков:
датчиков с выходом по напряжению и датчиков с электропитанием по общему сигнальному проводу.
Первый измерительный модуль состоит из блоков питания и согласования первичных преобразователей и малогабаритного промышленного компьютера со встроенными в него аналого-цифровым преобразователем, установленного в слот шины PCI express, при этом данные блоки соединяются аналоговой шиной.
Второй измерительный модуль состоит из ноутбука и блока согласования и оцифровки, выполненного в виде последовательно соединенных устройств питания и согласования, аналого-цифрового преобразователя и преобразователя интерфейса PCI express/express Card, при этом блок согласования и оцифровки подключен к слоту express Card ноутбука.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема многоканальной многопараметрической автоматизированной измерительной системы.
Система содержит электрически связанные станцию управления 1 (СУ 1), коммутатор 2, N первых М канальных универсальных измерительных модулей 3 (первый МИ 3), выполненных на базе малогабаритных промышленных компьютеров 4, и N вторых М канальных универсальных измерительных модулей 5 (второй МИ 5), выполненных на базе мобильных компьютеров 6 (ноутбуков 6).
В состав каждого МИ 3 входит блок 7 питания и согласования первичных преобразователей 8 и промышленный компьютер 4 со встроенными в него аналого-цифровым преобразователем 9 (АЦП/ ЦАП 9), установленным в слот шины PCI-express. При этом данные блоки соединяются аналоговой шиной как показано на чертеже.
В состав каждого МИ 5 входит ноутбук 6 и блок 10 согласования и оцифровки, выполненный в виде последовательно соединенных устройств 11 питания и согласования, аналого-цифрового преобразователя 12 (АЦП/ ЦАП 12) и преобразователя 13 интерфейса PCI express/ express Card.
При этом блок 10 согласования и оцифровки подключен к слоту express Card ноутбука 6.
М первых измерительных преобразователей подключены ко входам второго МИ 5 и электрически связаны между собой в локальную сеть на базе коммуникационных протоколов и технических средств сетевой технологии LAN на основе стандартов Ethernet с возможностью подключения к ней внешних потребителей 15.
При этом СУ1 может быть выполнена на базе настольного или мобильного компьютера типа ноутбук.
Каждый из М каналов МИ 3 и МИ 5 выполнен с двумя параллельными входами, подсоединенными к модулям через тумблер (на чертеже не показаны) и выполненными с возможностью подключения к ним двух видов датчиков: датчиков с выходами по напряжению и датчиков с электропитанием по общему сигнальному проводу (датчиков типа ICP).
Таким образом исходя из описанной структурной схемы многоканальная многопараметрическая автоматизированная измерительная система содержит 2 MN измерительных каналов. (На чертеже N=1).
Для выполнения различных измерительных задач к входам каждого измерительного канала могут подключаться различные комбинации первичных преобразователей 8, 14 как из состава системы, так и другие совместимые с аппаратурой первичные преобразователи.
В качестве базовых первичных преобразователей системы используются трехкомпонентные акселерометры, однокомпонентные акселерометры, микрофоны с микрофонным усилителем и гидрофоны.
Возможно подключение к системе других первичных преобразователей, например, температурных преобразователей и преобразователей давления. А также предусмотрена возможность информационного сопряжения с другими измерительными комплексами, имеющими собственное программное обеспечение.
Синхронизирующие входы измерительных преобразователей и ИМ 3 и ИМ5 объединены шиной синхронизации (на чертеже не показано).
Многоканальная многопараметрическая автоматизированная измерительная система работает следующим образом.
Подключенные к электрическим трактам первичные преобразователи 8,14 на своих выходах выдают сигналы, пропорциональные параметрам ускорения, подводного и воздушного шума.
В блоках 4,10 первого или второго МИ, обозначенных под позициями 3,5 проводится оцифровка аналоговых выходных сигналов в АЦП/ЦАП 9 и АЦП/ЦАП 12 по М измерительным каналам.
Оцифрованные сигналы обрабатываются в промышленном компьютере 4 или ноутбуке 6, управляемых от СУ 1 через коммутатор 2, находящихся в локальной сети с МИ3 и МИ5.
Таким образом в отличии от прототипа многоканальная многопараметрическая автоматизированная измерительная система позволяет в реальном времени синхронно проводить измерения множества параметров, необходимых, например, при испытании судов и проводить компьютерную обработку сигналов, поступающих от самых различных первичных измерительных преобразователей.
Этим достигается поставленный технический результат.