简化大通道数据采集系统设置

对于大通道数据采集系统,工程师面临的主要挑战是提高 数据采集系统 的配置效率,减少系统初始化的时间。这对于大通道系统来说,非常重要。

在建立大通道数据采集系统时,有四个关键点需要仔细考虑:

1. 配置过程

配置过程有三个不同的阶段。第一阶段是计划和设计测试内容,正确定义传感器,以准确获得所需数据。本阶段需要考虑的方面是哪些部件需要进行试验,试验的主要目的是测定静态或动态荷载还是结构耐久性。这涉及到负载范围定义,并了解可能得到的负载大小。

第二个阶段是需要确定使用什么传感器(如应变、位移、负载和温度)来进行测试,以及如何放置这些传感器,选择合适的位置,以便能精确地获得所需数据,并且不会对结构产生负面影响。接下来,需要仔细考虑的是传感器的接线方式,以及如何将线缆固定到结构或单个部件上。这一阶段还需要考虑网络和电力设施,以确保其能够满足测试需求。

配置过程的最后一个阶段是准确地定义配置参数。这包括评估预期的测试值并确保传感器正确校准。

2. 数据源

结构测试需要从和项目相关的多个来源收集数据。每个来源都有不同的要求,有时可能会发生冲突,在对数据采集系统配置做出任何最终决定前,都需要仔细考虑这些冲突。

设计部门通常在结构测试中扮演重要角色,因为它负责设计和确定测试所需的传感器。设计部门还需要确定传感器的安装位置,以确保获得最可靠的测试数据。

在初始规划阶段需要仔细考虑的是测试期间传感器的预期值。例如,100% 负载下产生的压力大小,以便为测试任务选择正确量程的传感器。

另外,在任何测试之前都需要涉及的是传感器正确校准。这可能仅需由供应商提供相关数据,以及序列号和标定信息。

所有传感器的名称及识别信息,例如传感器量程,应变系数、标定信息、过滤器、图片以及通道配置、测试设置等,都必须包含在数据采集系统测试数据库中,并且所有参与测试的部门都可以访问这些数据。

3. 工作流选项

本白皮书介绍了四种不同的工作流,每种方法都有不同的优缺点。通常只有一个适合给定的测量任务,仔细评估所有方面将有助于确保在深入参与测试之前做出正确的选择。

a.        手工映射

手动映射是最简单的工作流。这一般是通过创建数据采集系统模型来实现的。通常采用表格的形式。一旦测量系统建模完成后,即可将传感器的所有参数和信息手工输入到表格中,例如名称,量程,应变系数等。然后即可初始化系统并完成测试。

b.        基于布线映射

第二种方法是通过创建测试点计划数据库,并合并到硬件配置数据库中,进行基于布线的映射。这是两个独立的阶段,因为测试点计划可以在数据硬件数据库完成前或之后进行。

合并的结果是获得一个接线图,以便工程师进行通道连接。这种方法的一个优点是传感器数据集成到测试点计划中,这意味着不需要手动输入任何数据。

所有测试用传感器和应变片参数的输入需要在测试开始前完成,以便加速设置过程。对于大通道测试系统来说,还可以定义不同的通道组。

在合并过程中,可以对两个数据库(测试点计划数据库和数据采集数据库)的状态进行验证,检查所有通道是否可以正确连接。然后测试就可以进行了。

c.        基于 T-ID 识别映射

传感器识别(T-ID) 技术可方便地将传感器数据导入数据库中。T-ID 工作原理是每个传感器带有唯一的 8 字节数字(保持在测量链的 芯片/ROM 中)。传感器数据可通过一个带有适配器的USB 线读取,并直接保存到 Excel 表格中。

在这种方法中,T-ID 代码将为测试数据库的一部分,一旦数据采集系统通道正确连接后,其可以大幅简化测试点计划的创建过程。所有设置都是自动导入的,无需手工键入。这种方法能使数据采集系统的初始化比手工或基于布线的方法快得多。

d.        基于 TEDS 映射

比 T-ID 方法更先进的方法是采用 TEDS(传感器电子数据表,其存储在传感器或传感器插头的 EEPROM 芯片中)。传感器电子数据表 (TEDS) 意味着传感器数据可被数据采集系统直接读取并自动完成通道设置。

各种工作流选项

下表显示了各种不同的工作流选项:

选项

优点

缺点

手工映射

 
  • 对于简单的工作流很有用
  • 数据不需要采用特定格式
 
 
  • 转录错误的概率很高
  • 将传感器映射到放大器通道时很容易出错
  • 将配置数据从客户机文件转录到数据采集数据库需要很多时间。
  • 如果设置可能经常更改,不建议使用。
 
基于布线映射 
  • 通过初步设置可减少转录错误的可能性。
  • 有利于设置的频繁更改
  • 可以轻松适应不同的数据采集配置
  • 减少数据采集系统停机时间
 
 
  • 传感器和放大器通道的手动映射仍可能产生错误
  • 输入数据需要采用预定义的供应商格式
 
基于 T-ID 识别映射 
  • 基于 T-ID 映射;
  • 自动化程序最大限度地减少了映射错误的可能性。
 
 
  • 需要额外的硬件,如 T-ID 板
 
基于 TEDS 映射 
  • 基于 TEDS 的映射;
  • 自动设置减少了映射错误的可能性
  • 可轻松进行校准有效性检查。
 
 
  • 需要额外的硬件和软件 — TEDS 传感器和支持 TEDS 的数据采集系统。
 

4. 配置验证

进行任何测试前的最后步骤是配置验证。清晰排列的通道配置可确保避免错误。在这个阶段,数据采集系统硬件的能力非常重要。例如,HBM Catman®Enterprise 软件工具,轻松快速地进行配置检查和数据验证。

当然,接线检查也是必须的。接线检查可以通过对比额定分流读数和已测的分流读数来进行。这很容易确定是否有传感器存在问题。

总结

在简化大通道数据采集系统进行结构测试设置时,有几个要点需要牢记。数据交换应灵活可靠。在此基础上,应尽量避免使用手工输入的数据。T-ID 和 TEDS 技术的使用提高了设置的安全性和可靠性。同样,使用自动通道和布线检查能给大通道数据采集系统带来极高的便利性。如果数据采集系统能够自动分配通道,则效率会更高。

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HBM 不断开发新产品,以提高测试效率。此外,HBM 致力于最大限度地提高测试的可靠性和准确性,并提供用于组件验证和产品生命周期预测的高精度数据。

HBM 的数据采集产品支持大通道数据采集所需的所有相关功能,并提供接口以便和不同控制系统连接。HBM 还提供专业软件,简化设计、分析和数据管理过程。

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