Датчик абсолютной вибрации стандарта ICP VP-MEMS-21

Контроллер имеет модульную структуру, позволяющую путем изменения набора и количества модулей изменять конфигурацию прибора. Коммутация между модулями осуществляется при помощи кросс-платы.
Конструктивно анализатор выполнен в прочном герметичном либо негерметичном металлическом, либо пластмассовом корпусе. Для обеспечения требований взрывозащиты или в случае исполнения IP65 кабели вводятся в корпус анализатора через взрывозащищенные или не взрывозащищенные гермовводы.

• Кросс-плата.
  
  Обеспечивает коммутацию между следующими модулями:
  
  ✔ процессорная плата;
  ✔ входные (измерительные) субмодули;
  ✔ выходные (аналоговые и/или дискретные) субмодули.
  
  На кросс-плате расположены интерфейсы ETHERNET, RS-485, USB, схема тахометрирования и клеммный соединитель для подключения внешних цепей.
  
  
• Процессорная плата.
  
  Процессорная плата является функциональным ядром контроллера. В состав процессорной платы входят следующие функциональные блоки:
  
  ✔ блок цифровой обработки сигнала;
  ✔ оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
  ✔ блок энергонезависимой памяти (ПЗУ);

  
  Блок цифровой обработки сигналов реализован по двухпроцессорной схеме. Один процессор выполняет в режиме жесткого реального времени опрос входных субмодулей и цифровую обработку получаемых данных, второй — контроль событий, управление выходными субмодулями и цифровыми интерфейсами. Применены современные сигнальные процессора Blackfin фирмы Analog Devices, реализующие следующие основные функции:

  ✔ непрерывный опрос входных субмодулей и схем приема сигналов от датчиков частоты вращения;
  ✔ цифровая фильтрация и интегрирование в реальном времени;
  ✔ расчет набора конфигурируемых детекторов во временной и частотной областях, например — СКЗ виброскорости, размаха виброперемещения, амплитуды виброускорения;
  ✔ контроль событий;
  ✔ накопление мгновенных значений измеряемых параметров (осциллограммы), частотных зависимостей измеряемых параметров (спектры) и сохранение их в ОЗУ для последующей обработки и передачи внешним устройствам (например, рабочей станции пользователя);
  ✔ управление блоками интерфейсов и передача информации в другие устройства (компоненты измерительной системы);
  
  В ПЗУ сохраняются настраиваемые пользователем параметры конфигурации и калибровочные коэффициенты.

• Входные субмодули.
  
  ✔ Субмодуль для подключения пьезоэлектрического вибродатчика.
  Представляет собой дифференциальный усилитель заряда, выход которого подключен к аналоговым цепям предфильтрации и нормализации сигнала, а затем — на вход SAR АЦП с частотой дискретизации 64 кГц. Данные от субмодуля передаются на плату процессоров по SPI. Осуществлена оптическая развязка цифровой части от аналоговой. С гальваноизолированным питанием аналоговой части схемы.
  ✔ Субмодуль для подключения ICP-датчика.
  Представляет собой схему возбуждения стандарта ICP -источник тока, запитывающий датчик, подключенный к аналоговым цепям предфильтрации и нормализации сигнала через аналоговый ФВЧ, отсекающий постоянную составляющую, а затем — на вход SAR АЦП с частотой дискретизации 64 кГц. Данные от субмодуля передаются на плату процессоров по SPI. Осуществлена оптическая развязка цифровой части от аналоговой. С гальваноизолированным питанием аналоговой части схемы.
  ✔ Универсальный субмодуль бесконтактных измерений.
  Субмодуль обладает уникальной схемотехникой, позволяющей подключать на его вход однообомотчные, двухобомоточные, индуктивные и дифтрансформаторные датчики практически любого производителя с широким диапазоном длин соединительного кабеля и настраивать его на работу с этими преобразователями исключительно при помощи конфигурирования программным путем, без каких-бы то ни было изменений в аппаратной части.
  Субмодуль имеет два входа, которые могут, в зависимости от типа подключаемого датчика, работать как независимо, так и в режиме ведущий-ведомый.
  
  – Подключение вихретокового пробника.
  На плате субмодуля установлена емкость, формирующая вместе с катушкой пробника колебательный контур, колебания на резонансной частоте которого поддерживаются управляемым источником тока (тока накачки), имеющего форму меандра на резонансной частоте вышеупомянутого контура. Амплитуда напряжения в контуре измеряется высокоскоростным АЦП, тактирование которого осуществляется синхронно с меандром источника тока на частоте в восемь раз выше. Поддержание частоты меандра равной резонансной частоте конутра осуществляется при помощи алгоритма ФАПЧ. Размах колебаний в контуре оказывается равным разности третьего и седьмого отсчетов АЦП. Управление всем процессом ведется при помощи ПЛИС фирмы Xilinx. Она же управляет процессом приведения потока отсчетов к частоте 64 кГц и передаче этого потока по SPI на плату процессоров.
  
  – Подключение двухобмоточного датчика.
  Возбуждающая обмотка подключается точно также, как обмотка вихретокового пробника. Приемная обмотка подключается на второй канал, АЦП которого тактируется теми же импульсами, что и АЦП канала возбуждающей катушки. В силу того, что ток в приемной катушке не течет, колебания в катушках оказываются синфазными или противофазными в зависимости от смещения контролируемого предмета. В итоге модуль этих колебаний показывает величину, а знак — направление смещения контролируемого объекта. Указанное решение в том числе позволяет компенсировать так называемый «уход пояска», то есть смещение объекта контроля в направлении, перпендикулярном плоскости катушек.
  
  – Подключение индуктивного датчика.
  Датчик подключается так же, как вихретоковый пробник. Но, в отличие от пробника, в процессе работы индуктивного датчика не происходит диссипации энергии, и поэтому амплитуда колебаний в контуре «обмотка датчика — емкость на плате субмодуля» не меняется. Однако изменяется резонансная частота контура, которую схема управления возбуждением колебаний измеряет.
  
  – Подключение LVDT-датчика.
  Принцип работы модуля в этом случае аналогичен случаю двухобмоточного вихретокового датчика.
  В состав системы также имеются входне модули для измерения сигналов тока-напряжения и температур термопарами и термометрами сопротивления.

• Выходные субмодули.
  
  ✔ Субмодуль аналогового выхода.
  Субмодуль является двухканальным и состоит из схемы источника тока(напряжения), управляемой ЦАП, получающим цифровой поток по SPI через оптоизолированный барьер. Модуль может формировать как унифицированные сигналы по току (0-20, 4-20мА), так и по напряжению (0-10В). Также модуль может выдавать широкополосный сигнал тока/напряжения на подставке. Модуль имеет встроенную защиту от короткого замыкания при работе в режиме источника напряжения.
  ✔ Субмодуль дискретного выхода.
  Двухканальный модуль оптореле.
  
  
• Цифровые интерфейсы.
  
  Все цифровые интерфейсы реализованы на материнской плате и гальваноизолированы от входов и цифровой земли.