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. Техническим результатом, получаемым от внедрения полезной модели, является расширения ее эксплуатационных возможностей за счет измерения параметров шума в воздушной и водных средах. Существо полезной модели заключается в том, что известная многоканальная автоматизированная измерительная система содержащая электрически связанные станцию управления, 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. А первичные измерительные преобразователи дополнительно включают в себя гидрофоны и микрофоны 1 н. и 5 з.п. ф-лы; 1 ил.
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.
1. Многоканальная многопараметрическая автоматизированная измерительная система, содержащая электрически связанные станцию управления, коммутатор, компьютерные блоки и первичные измерительные преобразователи, включающие датчики виброускорения, отличающаяся тем, что 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.
2. Многоканальная многопараметрическая автоматизированная измерительная система по п.1, отличающаяся тем, что станция управления, 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.
3. Многоканальная многопараметрическая автоматизированная измерительная система по п.1, отличающаяся тем, что станция управления выполнена на базе настольного или мобильного компьютера типа ноутбук.
4. Многоканальная многопараметрическая автоматизированная измерительная система по п.1, отличающаяся тем, что 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.
5. Многоканальная многопараметрическая автоматизированная измерительная система по п.1, отличающаяся тем, что 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.
6. Многоканальная многопараметрическая автоматизированная измерительная система по п.1, отличающаяся тем, что 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.
