高速便携测试系统
一． 系统选型
系统采用美国Iotech公司高速便携式测试系统，用于加速度信号、应变信号、压力信号、位移信号、转速信号测量。Iotech公司是美国专业设计生产各种数据采集、测量、测试系统产品的公司，特别是便携测试产品在美国测试领域处于领先地位，其产品技术为世界先进水平，广泛应用于航空、航天、车载、野外等各种领域，特点如下：
1． 高系统性能
此套系统采用先进技术，可高速实现数据实时采集、实时存储、实时显示。所有功能均实现编程控制，无需手动调节。结构紧凑的设计，多种方便实用的支持软件，为测试人员提供了非常方便、易用的测试工具。
2． 高可靠性
a. 数据获得的可靠性：测试过程中可靠准确的数据是后期信号分析的依据。为此，系统采用先进的数据传输技术及信号处理技术来保障系统的测试精度以及信号采集过程中数据真实、准确、无误的纪录。为实验结论的可靠性提供保证。
b. 运行可靠性：在机箱结构设计上，工艺先进，满足便携及外场不同环境使用，体积小巧紧固，可达到MIL STD 810 一类抗振指标，保证野外环境系统运行的可靠性。
3． 低系统成本
相对于同类测试系统，在相同系统性能状态下，此套系统以较低成本实现专业测试平台，达到高水准的测试水平。
二． 系统测试要求
系统要求满足以下测试要求：
l 8路加速度，振动信号，采样率大于20KHz/ch，分辨率16bit。
l 8路动态应变，采样率大于1KHz./ch，分辨率16bit，提供全桥、半桥、1/4桥接入方式。
三． 系统总体结构
根据系统要求，系统设计主要分为以下几部分：主控器、数据采集器、加速度调理器、应变振动信号调理器、温度、位移、压力调理器，结构框图及各部分功能介绍如下：
16-CH应变信号调理
(可编程低通滤波信号放大)
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系统为模块化结构，各种传感器信号经不同模块调理后送至主采集器，采集器使用Ethernet 接口和采集控制器连接形成一体，配以相应采集软件组合为系统。
系统采用模块化结构可以使系统组建灵活，方便系统扩展，给系统将来的应用空间留有余地。
四． 系统特性
系统由传感器、信号调理部分和数据采集两部分组成，传感器、模块、采集器选择及特点如下 。
1. 信号调理模块特点及选择说明：
在系统中，针对不同的测试要求和传感器应选择不同的调理模块，传感器信号可调理成标准信号后进行数据采集，这样一个系统中，可以进行不同信号的测试。
1. 1振动、加速度调理模块 (WBK18)
加速度传感器分为两种输出、电荷输出及带内置放大电路输出-既ICP型传感器，目前世界上ICP型传感器已成为主流产品。系统选用的调理模块可直接和此类传感器接口。其特点如下：
8通道动态信号调理模块（带有 T.E.D.S.）
l 8通道动态信号输入
l 内置恒流源，可直接接入ICP ®型加速度传感器
l 软件可选AC或DC耦合
l 带有同步采样保持
l 可编程的8阶Butterworth滤波器，程控截止频率范围从5Hz ～ 50kHz
l 程控超差保护
l ICP ® 型故障检测
l 可选T.E.D.S（传感器电子数据表格）支持，存储传感器校准信息
l 25VDC 输入范围
1．2 应变调理模块：（WBK16）
8通道的应变信号调理模块，直接配接多种桥路方式(四分之一桥、半桥及全桥)、远距离应变测试（6-wire）及压力传感器测量，配合数据采集器可对桥路信号进行如下处理后传至采集器进行信号转换。模块特点如下：
l 高通滤波AC耦合
桥路动态信号测试时，可先隔直将直流分量滤除，保留有效的动态信号进行放大，提高测试精度。
l 可编程低通噪音抑制滤波器
两挡程控4-pole低通滤波10Hz、1KHz，在信号测量静态获准静态桥路时，抑制高频干扰。同时提供安装组件，可根据需要自行搭建所需截止频率2Hz~20KHz。
l 信号放大
对于应变桥路微小输出信号，每通道提供独立放大器设计，增益1~20000倍程控选择共计86阶，可进行其它传感器输出信号放大。
l 桥路激励源
针对不同类型传感器，提供多挡稳定和高精度桥路电压选择，程控选择0.5V~10V。每通道85mA电流限制保护防止线路意外短接。
l 支持全部桥路（60~1000 Ohm）输入，进行相关设置后可程控选择桥路方式。
l 提供多种桥路校准方式用于系统校准，提高测量精度
l 自动平衡及自动调零，程序控制，快捷方便
l 可选择同步采样功能
2． 数据采集器
系统选用型号：WAVEBOOK/516E
高速、高精度采集器，1MHz系统采样率，16bit分辨率，将调理器传至的标准信号进行数字化转换，同时送交控制器进行数据处理及保存。其本身同时带有8通道电压信号采集能力，可以和调理模块信号同时采集处理。
l 8通道一般电压测试，可用于应变仪输出测试。
l 高数据传输率
通过以太网接口线缆，利用以太网10M/100M的传输速率与计算机通讯；在1MHz的高速采样下可以完成数据的传输。
l 大容量存储
选用WBK30/128，可在采集器上形成64Msample大容量FIFO ,提高数据实时采样和传输时间。
l 多种触发方式
设定精确的触发，可以保证得到想要的数据，避免浪费有限的资源。系统提供多种灵活触发方式：软件触发、数字TTL触发、脉冲触发、单通道模拟触发、多通道模拟组合触发等，模拟触发状态下可以选择触发点。
l 多种采样方式
予触发采样和后触发采样，触发前后的采样率可以分别设定。支持外部时钟输入，允许数据扫描时序取决于外部时钟。
3. 传感器
3.1加速度传感器
l AS0108:10g单轴内置IC加速度传感器，频响：0.35—4000KHz 配2M线缆
l AS0103: 50g 单轴内置IC加速度传感器, 频响:0.35—10000KHz 配2M线缆
五．系统支持软件
系统配备非常强的软件支持--组态软件和随机通用软件。使用他们可以实现多种不同要求试验
Waveview 随机通用软件
l 多种文件纪录格式：支持多种数据文件纪录格式：ASCII、EXCEL、BIN、MATLAB、等
l 多种编程语言和操作平台驱动接口，VB、C++、Delphi 、DASYLAB 及LABVIEW
l 多种桥路及传感器校准
l 实时图形显示、功能配置、数据存储、历史回放
DASYLAB 组态软件
无需使用编程语言，使用可视化模块组件灵活搭建测试平台，可实现多种测试功能
l 支持实时显示、实时数据存储、实时数据分析、实时数据处理
l 多种显示方式：曲线、棒图、图表、数字表、模拟表、状态灯
l 多种信号分析：FFT、相关、滤波、数据窗口、极坐标/笛卡儿座标
l 多种统计功能：计数、最大值、最小值、统计值、衰减、柱状图
l 组合数学运算：算法、微分/积分、位操作、逻辑操作、标定、三角
l 多种数据处理：平均、块平均、剪切、合并/展开、分离
l 支持客户生成图形界面
LabView:
根据具体的需要可以选用NI公司的LabView软件。
六． 系统选件性能技术指标及配置说明
1． 数据采集器 1 台(Wavebook/516E)
控制系统采集的各项设置、数据存储
数据传输，提供调理模块接口及计
算机通讯接口 ，本身具有8通道模拟
采集通道和16通道数字量采集通道。
² 测试通道：8路差分模拟输入，用于传感器电压输出信号测试
16 TTL兼容的数字I/O,输入输出可选
² 模拟输入连接：BNC 信号连接器
² 分辨率：16bit
² 单通道最高采样率：1MHz sample/s
² 输入量程：0~10V/±10V 软件选择
² 输入保护电压：±30VDC
² 输入带宽：DC~500kHz
² 输入阻抗：差分：10MW 并联30pF
² 精度：±2~±10V : ±0.012%读数；0.006%量程
±1V: ±0.018%读数；0.008%量程
² 输入噪音：< 2LSB
² 全部谐波失真：>84dB 典型
² 共摸抑制比：80dB 典型；70dB最小；DC~20kHz
² 触发：
通道1模拟和脉冲触发范围： –10V~+10V； 带宽：1MHz；等待间隔300ns
多通道模拟触发范围：每通道至输入量程；等待间隔2ms/每通道，脉冲4ms
TTL触发：0~5V ;TTL兼容10K上拉电阻；等待间隔300ns
软件触发：等待间隔100ms
脉冲触发输入：±5V/75W ；保护±10V；脉冲宽度100ns~0.8s；等待间隔300ns
² 外部时钟输入：
信号范围：5V TTL兼容；
延迟：200ns
时钟频率：1MH
分频：1~255 可选
时钟计数精度：<0.02% 误差
时钟计数范围：0.01Hz~100kHz
² 振动：MIL-STD810E
² 环境：0~50℃；0~95%RH 非凝结
附件：
CA-150-8 BNC--BNC 转接线缆 ，用于8通道模拟输入信号引入。
CA-35-2 DB25 偏平线缆 ，用于连接数字I/O信号
2． 应变调理模块 1台
实现将应变信号进行放大、滤波、调偏、调零等功能
² 测试通道：8通道应变测试，可扩展
² 同步采样
² 输入方式：标准DB9 连接器
² 输入阻抗：100MW
² 耦合：AC /DC 软件选择
² 测试精度: 漂移 1mV RTI/℃
共摸抑制比： DC to 60Hz :100dB @增益>100
² 带宽：50kHz @ 增益< 1 to 100
10kHz @ 增益 >100 to 1000
1kHz @ 增益 >2000
² 低通滤波：4-pole Butterworth , 软件选择截止频率10Hz、1KHz （出厂设定），可自行安装选择频率2Hz ~20kHz。
² 桥路设置：
全桥（4线或6线）；半桥；1/4桥（2线或3线）
² 桥路阻值：60~1000W
² 增益：1~20000倍 软件选择86阶
² 并联校准：软件可选择3个用户提供的阻值
² 自动平衡：每通道可选
² 自动校准：通过实际检测或负载计算
² 偏移调整：
±3V RTI@ Gains 1 ~10
±300mV RTI@ Gains 10~100
±30mV RTI@ Gains 100~2000
±3mV RTI@ 2000~20,000
² 激励源：
每4通道独立选择，0.5V、1V、2V、5V、10V或关闭
精度：±5mV
容量：每通道85mA
² 振动：MIL- STD 810 , I类
² 相对湿度：0~95%
² 工作温度范围：0~+50C存储温度
² 系统工作电源：220V/50Hz
² 附件：
CN-189 DB9连接器转螺丝端子接头，用于实验室测试
CN-115 补偿桥阻连接接器 ，用于安装1/4桥、半桥补偿电阻
BCR-XX 高精度桥路电阻，用于1/4桥、半桥补偿桥臂
CA-115 电源转接线 ，减少电源模块使用量。
HA-210-5-BK 机箱把手，便于系统移动
CA-117 （选件）应变线缆 6ft ，用于连接传感器和应变输入接口，一般用于固定测试。
3． 加速度、动态信号调理卡 1块
² 每模块8通道测量信号
² 增益量程：1、2、5、10、100、200
² 输入量程： ±5V ~ ±25mV
² 精度： ±0.5dB 带宽中心
² 低通滤波： 软件可选，8阶 Butterworth
² 低通截止频率：30Hz ~100KHz ，程控选择 fc=300KHz/N N=1to 10000
² 高通滤波： 0.1Hz or 10Hz
² 每通道滤波独立选择
² 提供ICP 电流源 2mA or 4mA ,每通道独立设置
² 冲击 ： MIL STD 810, I 类
5． 高速通讯以太网连接线缆:CA-242-7
分别用于便携控制器和上位机的连结.
² 传输率:实时;
接口：Ethernet以太网
6． 存扩展卡 WBK30./128
扩展系统FIFO缓存，延长数据传输和存储时间
² 容量：64M sample 读数
7. 系统软件
Dasylab 1 套
组态软件，无需编程语言，使用可视模块组件系统测试软件，可方便实现系统的采集、数据存储、数据显示、数据分析功能，方便进行实验报告生成
随机软件Waveview
可直接使用，用于系统校准、采集、存储
产品选型表：(WBK产品)
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8通道模拟扩展模块 |
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8通道同步采样保持卡 |
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8通道低通滤波卡 |
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8通道同步采样保持/低通滤波卡 |
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多用途隔离信号调理模块安装箱 |
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8通道应变信号调理模块 |
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8通道应变信号调理模块,带同步采保 |
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8通道计数器/编码器/高压测量模块 |
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8通道动态信号调理模块（带有 T.E.D.S.） |
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PCMCIA总线到EPP（高速并口）转接卡 |
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ISA总线到EPP（高速并口）转接卡 |
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PCI总线到EPP（高速并口）转接卡 |
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以太网接口模块 |
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WBK30/128 |
内存卡，128M |
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WBK30/16 |
内存卡，16M |
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WBK30/64 |
内存卡，64M |
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14通道热电偶输入模块 |
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多功能I/O模块 |
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高压适配器（1000V） |
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高压适配器（100V） |
