高速便攜測試系統
一． 系統選型
系統采用美國Iotech公司高速便攜式測試系統，用于加速度信號、應變信號、壓力信號、位移信號、轉速信號測量。Iotech公司是美國專業設計生產各種數據采集、測量、測試系統產品的公司，特別是便攜測試產品在美國測試領域處于領先地位，其產品技術為世界先進水平，廣泛應用于航空、航天、車載、野外等各種領域，特點如下：
1． 高系統性能
此套系統采用先進技術，可高速實現數據實時采集、實時存儲、實時顯示。所有功能均實現編程控制，無需手動調節。結構緊湊的設計，多種方便實用的支持軟件，為測試人員提供了非常方便、易用的測試工具。
2． 高可靠性
a. 數據獲得的可靠性：測試過程中可靠準確的數據是后期信號分析的依據。為此，系統采用先進的數據傳輸技術及信號處理技術來保障系統的測試精度以及信號采集過程中數據真實、準確、無誤的紀錄。為實驗結論的可靠性提供保證。
b. 運行可靠性：在機箱結構設計上，工藝先進，滿足便攜及外場不同環境使用，體積小巧緊固，可達到MIL STD 810 一類抗振指標，保證野外環境系統運行的可靠性。
3． 低系統成本
相對于同類測試系統，在相同系統性能狀態下，此套系統以較低成本實現專業測試平臺，達到高水準的測試水平。
二． 系統測試要求
系統要求滿足以下測試要求：
l 8路加速度，振動信號，采樣率大于20KHz/ch，分辨率16bit。
l 8路動態應變，采樣率大于1KHz./ch，分辨率16bit，提供全橋、半橋、1/4橋接入方式。
三． 系統總體結構
根據系統要求，系統設計主要分為以下幾部分：主控器、數據采集器、加速度調理器、應變振動信號調理器、溫度、位移、壓力調理器，結構框圖及各部分功能介紹如下：
16-CH應變信號調理
(可編程低通濾波信號放大)
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系統為模塊化結構，各種傳感器信號經不同模塊調理后送至主采集器，采集器使用Ethernet 接口和采集控制器連接形成一體，配以相應采集軟件組合為系統。
系統采用模塊化結構可以使系統組建靈活，方便系統擴展，給系統將來的應用空間留有余地。
四． 系統特性
系統由傳感器、信號調理部分和數據采集兩部分組成，傳感器、模塊、采集器選擇及特點如下 。
1. 信號調理模塊特點及選擇說明：
在系統中，針對不同的測試要求和傳感器應選擇不同的調理模塊，傳感器信號可調理成標準信號后進行數據采集，這樣一個系統中，可以進行不同信號的測試。
1. 1振動、加速度調理模塊 (WBK18)
加速度傳感器分為兩種輸出、電荷輸出及帶內置放大電路輸出-既ICP型傳感器，目前世界上ICP型傳感器已成為主流產品。系統選用的調理模塊可直接和此類傳感器接口。其特點如下：
8通道動態信號調理模塊（帶有 T.E.D.S.）
l 8通道動態信號輸入
l 內置恒流源，可直接接入ICP ®型加速度傳感器
l 軟件可選AC或DC耦合
l 帶有同步采樣保持
l 可編程的8階Butterworth濾波器，程控截止頻率范圍從5Hz ～ 50kHz
l 程控超差保護
l ICP ® 型故障檢測
l 可選T.E.D.S（傳感器電子數據表格）支持，存儲傳感器校準信息
l 25VDC 輸入范圍
1．2 應變調理模塊：（WBK16）
8通道的應變信號調理模塊，直接配接多種橋路方式(四分之一橋、半橋及全橋)、遠距離應變測試（6-wire）及壓力傳感器測量，配合數據采集器可對橋路信號進行如下處理后傳至采集器進行信號轉換。模塊特點如下：
l 高通濾波AC耦合
橋路動態信號測試時，可先隔直將直流分量濾除，保留有效的動態信號進行放大，提高測試精度。
l 可編程低通噪音抑制濾波器
兩擋程控4-pole低通濾波10Hz、1KHz，在信號測量靜態獲準靜態橋路時，抑制高頻干擾。同時提供安裝組件，可根據需要自行搭建所需截止頻率2Hz~20KHz。
l 信號放大
對于應變橋路微小輸出信號，每通道提供獨立放大器設計，增益1~20000倍程控選擇共計86階，可進行其它傳感器輸出信號放大。
l 橋路激勵源
針對不同類型傳感器，提供多擋穩定和高精度橋路電壓選擇，程控選擇0.5V~10V。每通道85mA電流限制保護防止線路意外短接。
l 支持全部橋路（60~1000 Ohm）輸入，進行相關設置后可程控選擇橋路方式。
l 提供多種橋路校準方式用于系統校準，提高測量精度
l 自動平衡及自動調零，程序控制，快捷方便
l 可選擇同步采樣功能
2． 數據采集器
系統選用型號：WAVEBOOK/516E
高速、高精度采集器，1MHz系統采樣率，16bit分辨率，將調理器傳至的標準信號進行數字化轉換，同時送交控制器進行數據處理及保存。其本身同時帶有8通道電壓信號采集能力，可以和調理模塊信號同時采集處理。
l 8通道一般電壓測試，可用于應變儀輸出測試。
l 高數據傳輸率
通過以太網接口線纜，利用以太網10M/100M的傳輸速率與計算機通訊；在1MHz的高速采樣下可以完成數據的傳輸。
l 大容量存儲
選用WBK30/128，可在采集器上形成64Msample大容量FIFO ,提高數據實時采樣和傳輸時間。
l 多種觸發方式
設定精確的觸發，可以保證得到想要的數據，避免浪費有限的資源。系統提供多種靈活觸發方式：軟件觸發、數字TTL觸發、脈沖觸發、單通道模擬觸發、多通道模擬組合觸發等，模擬觸發狀態下可以選擇觸發點。
l 多種采樣方式
予觸發采樣和后觸發采樣，觸發前后的采樣率可以分別設定。支持外部時鐘輸入，允許數據掃描時序取決于外部時鐘。
3. 傳感器
3.1加速度傳感器
l AS0108:10g單軸內置IC加速度傳感器，頻響：0.35—4000KHz 配2M線纜
l AS0103: 50g 單軸內置IC加速度傳感器, 頻響:0.35—10000KHz 配2M線纜
五．系統支持軟件
系統配備非常強的軟件支持--組態軟件和隨機通用軟件。使用他們可以實現多種不同要求試驗
Waveview 隨機通用軟件
l 多種文件紀錄格式：支持多種數據文件紀錄格式：ASCII、EXCEL、BIN、MATLAB、等
l 多種編程語言和操作平臺驅動接口，VB、C++、Delphi 、DASYLAB 及LABVIEW
l 多種橋路及傳感器校準
l 實時圖形顯示、功能配置、數據存儲、歷史回放
DASYLAB 組態軟件
無需使用編程語言，使用可視化模塊組件靈活搭建測試平臺，可實現多種測試功能
l 支持實時顯示、實時數據存儲、實時數據分析、實時數據處理
l 多種顯示方式：曲線、棒圖、圖表、數字表、模擬表、狀態燈
l 多種信號分析：FFT、相關、濾波、數據窗口、極坐標/笛卡兒座標
l 多種統計功能：計數、最大值、最小值、統計值、衰減、柱狀圖
l 組合數學運算：算法、微分/積分、位操作、邏輯操作、標定、三角
l 多種數據處理：平均、塊平均、剪切、合并/展開、分離
l 支持客戶生成圖形界面
LabView:
根據具體的需要可以選用NI公司的LabView軟件。
六． 系統選件性能技術指標及配置說明
1． 數據采集器 1 臺(Wavebook/516E)
控制系統采集的各項設置、數據存儲
數據傳輸，提供調理模塊接口及計
算機通訊接口 ，本身具有8通道模擬
采集通道和16通道數字量采集通道。
² 測試通道：8路差分模擬輸入，用于傳感器電壓輸出信號測試
16 TTL兼容的數字I/O,輸入輸出可選
² 模擬輸入連接：BNC 信號連接器
² 分辨率：16bit
² 單通道最高采樣率：1MHz sample/s
² 輸入量程：0~10V/±10V 軟件選擇
² 輸入保護電壓：±30VDC
² 輸入帶寬：DC~500kHz
² 輸入阻抗：差分：10MW 并聯30pF
² 精度：±2~±10V : ±0.012%讀數；0.006%量程
±1V: ±0.018%讀數；0.008%量程
² 輸入噪音：< 2LSB
² 全部諧波失真：>84dB 典型
² 共摸抑制比：80dB 典型；70dB最小；DC~20kHz
² 觸發：
通道1模擬和脈沖觸發范圍： –10V~+10V； 帶寬：1MHz；等待間隔300ns
多通道模擬觸發范圍：每通道至輸入量程；等待間隔2ms/每通道，脈沖4ms
TTL觸發：0~5V ;TTL兼容10K上拉電阻；等待間隔300ns
軟件觸發：等待間隔100ms
脈沖觸發輸入：±5V/75W ；保護±10V；脈沖寬度100ns~0.8s；等待間隔300ns
² 外部時鐘輸入：
信號范圍：5V TTL兼容；
延遲：200ns
時鐘頻率：1MH
分頻：1~255 可選
時鐘計數精度：<0.02% 誤差
時鐘計數范圍：0.01Hz~100kHz
² 振動：MIL-STD810E
² 環境：0~50℃；0~95%RH 非凝結
附件：
CA-150-8 BNC--BNC 轉接線纜 ，用于8通道模擬輸入信號引入。
CA-35-2 DB25 偏平線纜 ，用于連接數字I/O信號
2． 應變調理模塊 1臺
實現將應變信號進行放大、濾波、調偏、調零等功能
² 測試通道：8通道應變測試，可擴展
² 同步采樣
² 輸入方式：標準DB9 連接器
² 輸入阻抗：100MW
² 耦合：AC /DC 軟件選擇
² 測試精度: 漂移 1mV RTI/℃
共摸抑制比： DC to 60Hz :100dB @增益>100
² 帶寬：50kHz @ 增益< 1 to 100
10kHz @ 增益 >100 to 1000
1kHz @ 增益 >2000
² 低通濾波：4-pole Butterworth , 軟件選擇截止頻率10Hz、1KHz （出廠設定），可自行安裝選擇頻率2Hz ~20kHz。
² 橋路設置：
全橋（4線或6線）；半橋；1/4橋（2線或3線）
² 橋路阻值：60~1000W
² 增益：1~20000倍 軟件選擇86階
² 并聯校準：軟件可選擇3個用戶提供的阻值
² 自動平衡：每通道可選
² 自動校準：通過實際檢測或負載計算
² 偏移調整：
±3V RTI@ Gains 1 ~10
±300mV RTI@ Gains 10~100
±30mV RTI@ Gains 100~2000
±3mV RTI@ 2000~20,000
² 激勵源：
每4通道獨立選擇，0.5V、1V、2V、5V、10V或關閉
精度：±5mV
容量：每通道85mA
² 振動：MIL- STD 810 , I類
² 相對濕度：0~95%
² 工作溫度范圍：0~+50C存儲溫度
² 系統工作電源：220V/50Hz
² 附件：
CN-189 DB9連接器轉螺絲端子接頭，用于實驗室測試
CN-115 補償橋阻連接接器 ，用于安裝1/4橋、半橋補償電阻
BCR-XX 高精度橋路電阻，用于1/4橋、半橋補償橋臂
CA-115 電源轉接線 ，減少電源模塊使用量。
HA-210-5-BK 機箱把手，便于系統移動
CA-117 （選件）應變線纜 6ft ，用于連接傳感器和應變輸入接口，一般用于固定測試。
3． 加速度、動態信號調理卡 1塊
² 每模塊8通道測量信號
² 增益量程：1、2、5、10、100、200
² 輸入量程： ±5V ~ ±25mV
² 精度： ±0.5dB 帶寬中心
² 低通濾波： 軟件可選，8階 Butterworth
² 低通截止頻率：30Hz ~100KHz ，程控選擇 fc=300KHz/N N=1to 10000
² 高通濾波： 0.1Hz or 10Hz
² 每通道濾波獨立選擇
² 提供ICP 電流源 2mA or 4mA ,每通道獨立設置
² 沖擊 ： MIL STD 810, I 類
5． 高速通訊以太網連接線纜:CA-242-7
分別用于便攜控制器和上位機的連結.
² 傳輸率:實時;
接口：Ethernet以太網
6． 存擴展卡 WBK30./128
擴展系統FIFO緩存，延長數據傳輸和存儲時間
² 容量：64M sample 讀數
7. 系統軟件
Dasylab 1 套
組態軟件，無需編程語言，使用可視模塊組件系統測試軟件，可方便實現系統的采集、數據存儲、數據顯示、數據分析功能，方便進行實驗報告生成
隨機軟件Waveview
可直接使用，用于系統校準、采集、存儲
產品選型表：(WBK產品)
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8通道模擬擴展模塊 |
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8通道同步采樣保持卡 |
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8通道低通濾波卡 |
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8通道同步采樣保持/低通濾波卡 |
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多用途隔離信號調理模塊安裝箱 |
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8通道應變信號調理模塊 |
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8通道應變信號調理模塊,帶同步采保 |
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8通道計數器/編碼器/高壓測量模塊 |
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8通道動態信號調理模塊（帶有 T.E.D.S.） |
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PCMCIA總線到EPP（高速并口）轉接卡 |
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ISA總線到EPP（高速并口）轉接卡 |
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PCI總線到EPP（高速并口）轉接卡 |
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以太網接口模塊 |
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WBK30/128 |
內存卡，128M |
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WBK30/16 |
內存卡，16M |
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WBK30/64 |
內存卡，64M |
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14通道熱電偶輸入模塊 |
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多功能I/O模塊 |
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高壓適配器（1000V） |
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高壓適配器（100V） |
