BIT技術(shù)在裝備控制系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用

　　BIT系統(tǒng)

　　內(nèi)裝測(cè)試及自診斷系統(tǒng)包括信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、故障診斷、自激勵(lì)模塊和通訊電纜輸出模塊六部分(見圖1)。模擬電壓采集中信號(hào)調(diào)理電路負(fù)責(zé)完成對(duì)信號(hào)的差分放大、濾波和限幅等調(diào)理工作。邏輯量、頻率量、時(shí)間量和脈沖量采集中的信號(hào)調(diào)理電路負(fù)責(zé)完成對(duì)信號(hào)的限幅和數(shù)據(jù)緩沖等調(diào)理工作。光電隔離主要是為了把所測(cè)量的信號(hào)和計(jì)算機(jī)相隔離，這樣可以確保數(shù)據(jù)采集的讀數(shù)不會(huì)受到接地電勢(shì)差或共模電壓的影響。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊主要用來存儲(chǔ)一些內(nèi)裝測(cè)試及自診斷系統(tǒng)的診斷信息，包括測(cè)量的數(shù)字信息、設(shè)備上的模擬量信息、開關(guān)量信息、頻率信息、脈沖信息、信號(hào)檢測(cè)的粗故障信息以及這些信息的相應(yīng)編碼信息等功能。裝備控制系統(tǒng)自激勵(lì)模塊主要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)裝備上控制系統(tǒng)的信號(hào)自激勵(lì)，同時(shí)也可以使地面計(jì)算機(jī)通過通訊電纜實(shí)現(xiàn)地面對(duì)裝備的自激勵(lì)控制。RS232/485接口模塊可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PC機(jī)通訊。自檢模塊主要是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自檢功能，在設(shè)計(jì)上是使ADuC812的DA/AD通道形成回路，多余的DI/DO通道形成回路，從而對(duì)終端的模擬通道和數(shù)字通道的工作能力進(jìn)行自測(cè)試。DS12C887時(shí)鐘芯片主要是給系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)，對(duì)存儲(chǔ)到Flash中的數(shù)據(jù)添加時(shí)間項(xiàng)，對(duì)PCM信息流傳輸?shù)臄?shù)據(jù)提供時(shí)間戳。本系統(tǒng)微處理器模塊選用ADI公司的ADuC812單片機(jī)(高性能的8通道5ms轉(zhuǎn)換時(shí)間、12位A/D轉(zhuǎn)換器、2個(gè)12位DAC，10.5kB的閃存E2PROM，具有3個(gè)16位計(jì)數(shù)/定時(shí)器和32條可編程I/O接口的8051/8052微控制器，256字節(jié)的SRAM)[4]。

　　BIT系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　BIT系統(tǒng)能完成模擬電壓、邏輯信號(hào)、頻率和時(shí)間的測(cè)量。

　　模擬電壓信號(hào)分壓

　　由于裝備控制系統(tǒng)的模擬量電壓范圍為±120V，因此將每一路模擬信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換通道之前，為了減少轉(zhuǎn)換誤差，希望送來的模擬信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換輸入的允許范圍內(nèi)盡可能大，這就要求對(duì)采集到的信號(hào)的幅值進(jìn)行必要的調(diào)整，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、降壓等信號(hào)調(diào)理，選擇合適的放大倍數(shù)，使信號(hào)進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換之前的電壓符合A/D轉(zhuǎn)換器的要求。

　　模擬電壓信號(hào)調(diào)理模塊是一個(gè)多路范圍為±120V電壓信號(hào)的調(diào)理模塊,用以將其外部輸入的不同幅值的電壓信號(hào)調(diào)整到0～5V范圍內(nèi)，以保證A/D轉(zhuǎn)換精度。通常要用分壓網(wǎng)絡(luò)分壓，電路如圖2所示。

　　分壓網(wǎng)絡(luò)的電壓衰減量為輸出電壓與輸入電壓之比，也等于R1C1的并聯(lián)阻抗Z1與R2C2的并聯(lián)阻抗的分壓比。分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓比為：

　　只要分壓網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)滿足R1C1=R2C2的關(guān)系，分布電容的影響就可不予考慮。因此輸入到A/D轉(zhuǎn)換器件的電壓值為：

　　為了減小對(duì)電源的影響，通常R2和R1的值較大，而A/D的輸入阻抗Ri的值并非無窮大，所以實(shí)際輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的電壓為：

　　如果A/D的輸入阻抗Ri和R2接近，將給測(cè)量帶來較大誤差。解決的方法是在分壓網(wǎng)絡(luò)與A/D間加一射極跟隨器，由于射極跟隨器的輸入阻抗Ri近似無窮，對(duì)R2的影響不大，可有效的解決此問題。