Комплексное решение задач дистанционных/телеметрических измерений

Технология телеметрических измерений как комплексное решение

Современная измерительная техника для испытаний транспортных средств, установок и узлов должна ориентироваться на работу с все более сложными электромеханическими системами. Должны быть изучены различные компоненты испытываемых систем и их взаимодействие и предусмотрено получение широкой гаммы параметров с датчиков стендов или натурных объектов. Некоторые физические или электрические величины могут иногда измеряться только в сложных условиях, особенно когда необходимо измерять силы и крутящие моменты на вращающихся узлах, таких как приводные валы, а также на мобильных испытываемых объектах или когда датчики используются на объектах под высоким электрическим напряжением или в условиях ограниченного доступа. Для преодоления всех этих проблем есть проверенное решение: технология телеметрических/дистанционных измерений. Она оставляет в прошлом ограничения классических проводных датчиков.

Проблемы современных телеметрических решений

Особая проблема для современных и ориентированных на будущее концепций телеметрии заключается в ее гибкой и беспроблемной интеграции с остальным измерительным оборудованием. Испытания изделий и узлов давно перестали носить характер одиночных измерений. Возникли новые понятия о целостности массива измеряемых данных, многоканальном и «многодоменном» сборе данных с датчиков. В дополнение к собираемым традиционным физическим параметрам, таким как сила, деформация, температура, угол, скорость цифровые сигналы также должны подключаться к системам сбора и обработки данных. Кроме того, должна быть предусмотрена интеграция с промышленными сетевыми протоколами и шинами, объединяющими датчики транспортных средств, на которых задействованные электронные блоки управления (ЭБУ) обмениваются данными измерений и переменными состояния. Такой распределенный интеллект и цифровые сети становятся все более важными в очень сложных электро-механических системах. Таким образом, важно иметь возможность считывать все релевантные параметры различных «доменов» единообразно и в синхронном режиме . Это касается также слаженной интеграции подсистем телеметрии. Со стороны программного обеспечения также необходимо надлежащим образом объединять все эти компоненты: как для настройки тестовых сценариев, так и для записи, отображения, анализа и управления собранными данными измерений. Этим обеспечивается всестороннее наблюдение и телеметрический контроль. Только тогда специалисты, участвующие в испытаниях продукта могут полностью сконцентрироваться на своих основных задачах, а именно на интерпретации содержания результатов, лучшем понимании и оптимизации состояния реального тестируемого объекта.

Требования к современной и гибкой телеметрии

Для систем телеметрии также востребованы модульные концепции. Они должны обеспечить согласование количества и характеристик входных интерфейсов систем сбора данных с датчиков. Например, телеметрия «MTP-NT», предлагаемая imc, является полностью модульной системой. Она состоит из свободно выбираемых входных модулей для подключения датчиков, модулей контроллера и блока питания, а также блока передатчика данных. Оцифрованные данные измерений всех модулей передаются беспроводным способом через общий передающий модуль с использованием потока данных, обработанных кодо-импульсной модуляцией (PCM). Гибкие телеметрические решения предлагают различные технологии беспроводной передачи. Для средних и больших расстояний обычно применяется передача на радио-частотах, в то время как индуктивная передача лучше всего подходит для малых расстояний (см., на пример NFC). Индуктивные решения также обеспечивают беспроводное питание передатчика и входной электроники. Оптическая передача PCM-сигналов через оптоволокно также может быть адекватной опцией, например, в высоковольтных условиях, таких как на токосъемнике с напряжением 15 кВ на железнодорожных транспортных средствах.

Интегрированное решение

Независимо от выбранной технологии передачи поток данных PCM с последовательным кодированием декодируется на стороне приемника и преобразуется в цифровой формат. Такой цифровой выход является наиболее гибким и эффективным для интеграции в общую измерительную систему. Здесь интерфейс связи через стандартную сеть и протокол Ethernet является наиболее подходящим. Приемная измерительная система предоставляет выделенный интерфейс со своим собственным обрабатывающим ресурсом. Он собирает поток данных TCP / IP и преобразует пакеты в однотипные каналы данных. Этот интерфейс напрямую интегрирован в автономное измерительное устройство, независимое от ПК, который часто и не требуется для автономного сбора данных с датчиков.
 Все системы измерения imc и регистраторы данных с таким телеметрическим интерфейсом могут быть легко расширены. В частности модульная и гибкая концепция может быть реализована путем объединения измерительной системы imc CRONOSflex с телеметрией MTP (см. Рисунок 1), в которой как для телеметрического, так и для традиционного сбора данных измерений применяются концепции модульной архитектуры. Точная синхронизация телеметрии (дистанционных измерений) осуществляется с помощью временных меток. Они могут быть подключены уже на приемнике телеметрических данных, который синхронизируется через модуль синхронизации стандарта IRIG-B. Любые дополнительные задержки и фазовые помехи, возникающие при передаче через сети Ethernet, таким образом, могут компенсироваться. Такое решение даже позволяет нескольким телеметрическим приемникам подключаться через сетевой коммутатор и обслуживаться одним единым интерфейсным блоком. На этом этапе подсистема телеметрии полностью интегрирована в универсальную измерительную систему. Теперь она может обслуживаться на более абстрактном и унифицированном уровне с помощью универсального стандартного программного обеспечения для измерений imc STUDIO. Таким образом, все функции и рабочие алгоритмы для задач испытания, которые поддерживаются комплексным программным обеспечением imc STUDIO, становятся доступными для синхронно интегрированных телеметрических каналов: от сбора данных с использованием мульти-триггеров, анализа в реальном времени, визуализации и хранения до полной автоматизации испытания и обмена с базой данных.

Какова реальная практическая выгода для пользователя такого решения?

Самое важное преимущество заключается в общем интегрированном решении для измерения: это обязательное требование для получения действительно целостных представлений и понимания объекта испытаний на основе надежно синхронизированных результатов измерений. Модульность и гибкость также снижают стоимость оборудования. Например, унифицированные входные модули могут приобретаться в рамках контрактной процедуры совместных закупок, совместно использоваться и также использоваться повторно, если испытание выполнило свою задачу или должно быть изменено. А благодаря отработанному программному обеспечению с унифицированными алгоритмами работы производительность операторов существенно повышается. Рассматривая долю затрат на персонал, каждый может оценить потенциал повышения экономической эффективности самих испытаний на испытательном стенде или в натурных условиях.