火箭測試應(yīng)用及其挑戰(zhàn)

火箭有成千上萬個獨(dú)立的機(jī)械部件和技術(shù)子系統(tǒng)，它們的可靠性是火箭發(fā)射成功的主要因素。

在起飛前的倒計時期間，必須對所有這些組件的正確功能進(jìn)行監(jiān)測。本文介紹了一種用于火箭研制階段和發(fā)射倒計時期間火箭表面變形、振動和關(guān)鍵點(diǎn)溫度監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

火箭測試挑戰(zhàn)在于，信號調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)交流系統(tǒng)必須在靠近DUT的掩體中，以保護(hù)系統(tǒng)免受火箭發(fā)射過程中釋放的巨大物理力的影響。為了安全起見，系統(tǒng)的信號調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)采集被分割到幾個獨(dú)立的冗余子系統(tǒng)中。這些子系統(tǒng)設(shè)置在幾個局部分布的掩體中，以避免在任何意外和安全關(guān)鍵事件發(fā)生時數(shù)據(jù)丟失。當(dāng)然，出于安全考慮，在倒計時和起飛期間是不允許進(jìn)入這些掩體的。因此，數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)移到控制室，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必須從那里控制。

DEWETRON的應(yīng)用解決方案

DEWETRON針對這一復(fù)雜應(yīng)用的解決方案分為三個不同的部分:

一個256通道信號調(diào)理系統(tǒng)

兩個256通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于冗余數(shù)據(jù)存儲

由四個獨(dú)立工作站組成的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)

整個結(jié)構(gòu)的框圖如上圖所示

信號調(diào)理系統(tǒng)

信號調(diào)理系統(tǒng)由160個DAQP-STG模塊、96個DAQP-THERM模塊和8個DEWE 30-32信號調(diào)理架組成。

DAQP-STG和DAQP-THERM模塊可以從(full, half, 120 Ω和350 Ω quarter)橋傳感器獲得恒定電壓(12V)和電流(20mA)激勵的信號。此外，RTD傳感器(25 mΩ到100 kΩ)和電壓可達(dá)±10 V的信號可以連接直接到這些模塊。隔離信號調(diào)理路徑完全模擬，確?？煽啃砸?。DAQP-THERM模塊(見右側(cè)圖3)支持廣泛的不同類型的熱電偶(K, J, T, R, S, N, E, B, L, C, U)。在輸出端，DAQP-STG和DAQP-THERM模塊為所有這些信號提供一個條件±5 V的信號。模塊可以通過RS-485接口進(jìn)行編程。

DEWE-30-32信號調(diào)理機(jī)架

DEWE 30-32機(jī)架是DAQP模塊的32個槽的信號調(diào)理機(jī)架。

DAQP模塊的條件±5v輸出信號可以分配到一個，兩個甚至三個測量系統(tǒng)并行(可選的±10v輸出也可)。并行信號輸出使DEWE 30-32成為安全關(guān)鍵測試的專用信號調(diào)理解決方案，在任何情況下都必須避免數(shù)據(jù)丟失。只需將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分成兩個或三個冗余系統(tǒng)，以防其中一個系統(tǒng)在關(guān)鍵安全性或破壞性測試中出現(xiàn)故障。這種安全關(guān)鍵應(yīng)用選擇了三重信號輸出。所有信號被轉(zhuǎn)發(fā)到兩個獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以冗余存儲數(shù)據(jù)。第三個信號輸出是保留的信號檢查期間傳感器應(yīng)用及故障排除。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DEWE2-M13

使用TRION-1802-dLV板，TRION-1802-dLV板提供16個差動或32個單端輸入通道，可達(dá)±10v。每個通道都用一個單獨(dú)的18位SAR a / d轉(zhuǎn)換器采樣，可達(dá)200 kS/s。此外，每個通道提供一個可自由編程的可選的車載濾波器，具有可選的二階、四階、六階或八階貝塞爾或巴特沃思特性。此外，該板還提供一個RS-485接口，2個計數(shù)器輸入，1個CAN總線，8個數(shù)字輸入和4個數(shù)字輸出TRION-1802-dLV板平均分成兩臺DEWE2-M13數(shù)據(jù)采集主機(jī)。每臺DEWE2-M13配置8塊TRION-1802-dLV板，作為獨(dú)立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，256路輸入，對DAQP模塊的信號進(jìn)行冗余數(shù)字化處理。兩個DEWE2-M13都通過以太網(wǎng)連接到另外四臺桌面電腦。桌面pc安裝在控制室，用于數(shù)據(jù)監(jiān)控和觸發(fā)測量，而DEWE2-M13安裝在靠近DUT的地方，以保持電纜長度盡可能短。

OXYGEN數(shù)據(jù)采集軟件

DEWETRON的OXYGEN數(shù)據(jù)采集軟件是核心組件，它將所有這些獨(dú)立的硬件組件組合成一個大型的、本地分布的、冗余的測量系統(tǒng)。OXYGEN軟件在DEWE2-M13大型機(jī)上運(yùn)行，并在兩個系統(tǒng)上本地冗余地存儲數(shù)據(jù)。DAQP模塊配置也由OXYGEN軟件完成，因?yàn)椴粌H信號連接，而且在DEWE2-M13和每個DEWE 30-32之間安裝了RS-485接口。此外，OXYGEN軟件以太網(wǎng)發(fā)送器插件將從DAQP模塊獲取的信號以較低的采樣率通過UDP數(shù)據(jù)流輸出，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲煌刂剖业淖烂鎝c上。在臺式電腦上也安裝了OXYGEN軟件。

在接收端，使用以太網(wǎng)接收器插件再次解碼UDP數(shù)據(jù)流。該功能確保了數(shù)據(jù)可以分發(fā)到不同的接收器，每個接收器只能可視化和監(jiān)視對該系統(tǒng)重要的特定信號，而不會被其他信號干擾。當(dāng)信號達(dá)到一定的閾值時，減少的數(shù)據(jù)可以自動存儲在每臺桌面PC上進(jìn)行分析和后處理。此外，觸發(fā)器命令可以通過以太網(wǎng)發(fā)送到DEWE2-M13大型機(jī)來控制它們的記錄狀態(tài)。

綜上所述，信號調(diào)理與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由以下幾個部分組成:

> 160x DAQP-STG

> 96x DAQP-THERM

> 8x DEWE 30-32具有三冗余信號輸出

> 2x DEWE2-M13

> 16x TRION-1802-dLV

> 4x臺式電腦

> 6xOXYGEN數(shù)據(jù)采集軟件

使用DEWETRON硬件進(jìn)行信號監(jiān)測的好處

純模擬信號調(diào)理

DAQP-STG模塊在輸入端提供純模擬信號調(diào)節(jié)器，在輸出端提供有條件的±5 V信號邊，中間沒有任何數(shù)字組件(見圖6)。這確保了可靠性，并將DAQP模塊變成信號調(diào)理方案。

冗余數(shù)據(jù)采集

DEWE 30-32信號調(diào)理架為每個組裝的DAQP模塊提供單、雙或三重模擬信號輸出放到架子上。

對于這種特定的應(yīng)用，選擇了三重信號輸出。這意味著條件±5v信號在每個DAQP模塊的輸出端可以拾取三次。一方面，將信號轉(zhuǎn)發(fā)到兩個獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DEWE2-M13)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄

另一方面，一個信號輸出是保留的信號檢查在傳感器組裝和情況下的故障排除。這意味著，即使兩個獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的一個出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)也不會丟失，而且不會丟失在第二大型機(jī)上可用。

高度模塊化

如果DAQP-STG或DAQP-THERM信號調(diào)節(jié)器因使用原因需要校準(zhǔn)或檢查，則是可能只拔下這個特定的信號調(diào)節(jié)器，并更換它的另一個或留下插槽空，而其余的整個系統(tǒng)還在正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，該系統(tǒng)的單個組件(DAQP模塊，DEWE 30-32和DEWE2-M13)都是獨(dú)立工作的，可以拆分為幾個小型數(shù)據(jù)采集和信號調(diào)理系統(tǒng)。

高通道密度

TRION-1802-dLV板在一個37針DSUB連接器上提供16個差動或32個單端輸入通道(±10v)。每個通道都用一個單獨(dú)的18位SAR a /D轉(zhuǎn)換器采樣，可達(dá)200 kS/s，并提供選擇性的表板上低通濾波器。該板與DEWE2-M13相結(jié)合，使您的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)成為一個高通道計數(shù)系統(tǒng)，在一個19英寸的機(jī)架中，單個主機(jī)僅占用5U，可達(dá)416個模擬輸入通道。