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定制數(shù)字化解決方案
多通道應(yīng)變采集系統(tǒng)

【項目背景】

近年來,隨著工程建設(shè)的迅速發(fā)展,各種新型結(jié)構(gòu)和新型材料的不斷涌現(xiàn),使得待測結(jié)構(gòu)中各種結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)的受力情況越來越復(fù)雜,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)測試的需求也越來越迫切。

在此背景下,我公司推出了多通道應(yīng)變采集系統(tǒng),該系統(tǒng)可被應(yīng)用于多種試驗結(jié)構(gòu)的應(yīng)變測試工作中。通過對多通道應(yīng)變采集系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,提高了應(yīng)變采集的精度和可靠性。同時將設(shè)計方案移植到實際工程中,并根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)和完善,以確保能完成客戶需求,達(dá)到試驗測量要求。 

 例如在某試驗中,結(jié)構(gòu)底部存在大量管道,試驗開始時蓄能罐將長時間積蓄較高能量和氣體壓強(qiáng),并在積蓄能量達(dá)到頂點(diǎn)時一次性釋放。在釋放過程中,高速流體的沖擊、溫度和壓力的升降變化均使管道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生經(jīng)常性應(yīng)變變化和結(jié)構(gòu)變形,引起使用周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)破壞。因此需要在整個結(jié)構(gòu)內(nèi)對管道進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測。  

【客戶需求】

針對關(guān)鍵管道整個結(jié)構(gòu)的安全性監(jiān)測和評估的需求,研制應(yīng)變測量裝置,應(yīng)用于高溫流體管道產(chǎn)生應(yīng)變的高精度測量,實現(xiàn)應(yīng)變數(shù)據(jù)的 采集、存儲、管理、處理  及管道質(zhì)量預(yù)警功能。

具體建設(shè)目標(biāo)有:

(1)研制一套該案例應(yīng)變測量裝置軟硬件系統(tǒng),系統(tǒng)可實現(xiàn)極端工況條件下管道結(jié)構(gòu)的應(yīng)變參數(shù)的實時采集、傳輸和存儲;可實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理、實時分析和數(shù)據(jù)顯示。

(2)存儲整個運(yùn)行周期內(nèi)的管道結(jié)構(gòu)關(guān)鍵應(yīng)變數(shù)據(jù),為將來智能化監(jiān)測與評估系統(tǒng)的建設(shè)提供大數(shù)據(jù)支持。 

【技術(shù)挑戰(zhàn)】

● 適應(yīng)苛刻工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境(振動、噪音、電磁干擾);

● 整套系統(tǒng)的0.1%高精度測量指標(biāo);

● 大規(guī)模測量點(diǎn)位——單套系統(tǒng)最多可支持256路應(yīng)變通道同步采集;

【解決方案】

解決方案表.jpg

  • 如圖,以上即為我公司針對該項目設(shè)計的全套系統(tǒng)方案,該系統(tǒng)可實現(xiàn)對應(yīng)變信號及溫度信號的高精度采集。

通過銳科自研設(shè)備 RK-3240 采集到應(yīng)變信號并將數(shù)據(jù)上傳至安裝在PXI機(jī)箱中的數(shù)據(jù)采集卡。因客戶試驗現(xiàn)場要求主機(jī)與設(shè)備間距離較遠(yuǎn),所以采用遠(yuǎn)程光纖模塊利用光纜傳輸數(shù)據(jù)的方式,將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)竭h(yuǎn)處的電腦主機(jī),應(yīng)用該方式可實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸,并確保數(shù)據(jù)采集的可靠性與穩(wěn)定性。

1.  關(guān)鍵硬件設(shè)備介紹

(1) RK-3240應(yīng)變信號調(diào)理模塊:編號為RK-3240的調(diào)理板卡是 一個16通道的四分之一 橋路的應(yīng)變信號調(diào)理板卡,該板卡采集應(yīng)變信號量程范圍為±10000微應(yīng)變,精度0.1%;

          RK-3240應(yīng)變信號調(diào)理模塊最多可支持16 塊RK-3240調(diào)理板卡,即256路應(yīng)變信號的采集,該模塊具備應(yīng)變調(diào)零及存儲功能。

(2)NI模塊化系統(tǒng):該產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)NI進(jìn)口產(chǎn)品,多混合外設(shè)槽位設(shè)計可支持插入PXI、PXIe兩種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集卡。本項目應(yīng)用NI電壓、熱電偶采集卡,可實現(xiàn)對電壓及熱電偶信號的精準(zhǔn)測量。

(3)遠(yuǎn)程控制模塊:該模塊被安裝于PXI機(jī)箱的系統(tǒng)槽位,因客戶現(xiàn)場需將主機(jī)設(shè)備安裝于距采集設(shè)備較遠(yuǎn)處,故采用光纜傳輸數(shù)據(jù)的方式,可實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸,并確保數(shù)據(jù)采集的可靠性與高效性。

2.  數(shù)據(jù)采集軟件

(1)數(shù)據(jù)采集模塊:在上位機(jī)中實時采集設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)包,并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

(2)數(shù)據(jù)存儲模塊:將數(shù)據(jù)以二進(jìn)制格式存儲在本地硬盤或者網(wǎng)絡(luò)硬盤,可自主設(shè)定數(shù)據(jù)是否開始采集及數(shù)據(jù)存儲的位置,按照預(yù)定的邏輯進(jìn)行文件創(chuàng)建;顯示低采樣率數(shù)據(jù),方便數(shù)據(jù)趨勢查看;

(3)數(shù)據(jù)實時顯示與計算模塊:實時顯示采集通道的數(shù)據(jù),計算并判斷是否超過設(shè)定閾值;

(4)數(shù)據(jù)回放模塊:支持二進(jìn)制TDMS格式文件的回放,回放波形支持按照自定義區(qū)間分析,支持查看自定義區(qū)間特征值;

(5)應(yīng)變調(diào)零模塊:通過RS-485為應(yīng)變調(diào)理儀發(fā)送指令,實現(xiàn)硬件調(diào)零,并在硬件調(diào)零結(jié)束后進(jìn)行軟件自校準(zhǔn),以達(dá)到應(yīng)變通道初始值調(diào)至零點(diǎn)的目的。

3. 系統(tǒng)軟件展示:

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【系統(tǒng)優(yōu)勢】

● 系統(tǒng)堅固耐勞、可靠性高,適用于各種惡劣的工作環(huán)境

● 系統(tǒng)采集精度高,工作狀態(tài)穩(wěn)定,可長時間連續(xù)運(yùn)行

● 系統(tǒng)以用戶體驗為目標(biāo),操作簡潔,可實現(xiàn)系統(tǒng)快速采集與數(shù)據(jù)處理

● 系統(tǒng)可對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行大容量存儲,并對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行波形回放及數(shù)值導(dǎo)出

● 系統(tǒng)可對應(yīng)變通道進(jìn)行應(yīng)變調(diào)零,將應(yīng)變信號回歸至零點(diǎn),提高應(yīng)變測量的測量精度,以便更好的觀測及數(shù)據(jù)分析


【3D圖紙、現(xiàn)場效果圖及現(xiàn)場調(diào)試】

3D圖紙:

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效果圖:

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調(diào)試實況:

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發(fā)布: 2023-06-28   閱讀: 1552
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