PXI-системы — многоканальные модульные измерительные комплексы
Подписаться на разделСовременные измерительные задачи в промышленности и испытательных лабораториях часто требуют одновременно регистрировать десятки и даже сотни сигналов, синхронизировать измерительные каналы и обрабатывать большие объемы данных. Для построения таких систем применяется блочно-модульный принцип: отдельные функциональные устройства устанавливаются в общее шасси и взаимодействуют через системную магистраль. Одним из вариантов такого подхода является серия pxi, включающая многоканальные измерительные комплексы, контроллеры и специализированные модули для регистрации различных типов сигналов.
PXI-системы применяются там, где измерительная аппаратура должна формироваться под конкретную задачу. Вместо создания отдельного специализированного прибора для каждого набора измерений используется универсальная аппаратная платформа: шасси, системный контроллер и набор функциональных модулей. Количество и назначение модулей могут различаться в зависимости от числа каналов, типа подключаемых датчиков, требуемой частоты дискретизации и характера исследуемых процессов.
Для многоканальных измерений особенно важна возможность синхронной работы большого количества каналов. При исследовании вибрации, динамических деформаций, пульсаций давления и других быстропротекающих процессов данные от разных датчиков должны регистрироваться с согласованной временной привязкой. Магистрально-модульная архитектура позволяет организовать такую совместную работу компонентов внутри единой системы.
В каталоге НПП «МЕРА» к серии PXI относятся как стационарные многоканальные комплексы, так и мобильные и переносные регистраторы-анализаторы, системные контроллеры и измерительные модули. За счет этого одна и та же общая архитектура может использоваться в системах различного масштаба — от нескольких каналов до комплексов, рассчитанных на регистрацию большого количества сигналов.
Например, MIC-554 представляет собой многоканальный магистрально-модульный измерительный комплекс для регистрации динамических параметров. Для него указаны 19 слотов и один служебный слот, возможность построения системы до 128 каналов и частота до 216 кГц на канал. Конструктив предназначен для размещения в 19-дюймовых стойках.
Еще один представитель стационарных систем — MIC-553. Для него предусмотрены 16 слотов и два служебных, до 128 измерительных каналов и частота до 216 кГц на канал. Таким образом, состав конкретного комплекса можно формировать посредством установки требуемого количества и типов измерительных модулей.
Перечень измеряемых величин зависит от установленных модулей и используемых первичных преобразователей. В системах такого типа могут регистрироваться электрическое напряжение, электрический заряд, сигналы IEPE-датчиков, параметры тензометрических схем и другие электрические сигналы, соответствующие измеряемым физическим процессам.
На основе PXI-оборудования могут решаться задачи, связанные с:
Модульная конструкция особенно удобна при испытаниях сложных технических объектов. На одном стенде, например, может потребоваться одновременно регистрировать вибрацию, напряжения, динамические деформации и сигналы нескольких типов датчиков. В таком случае измерительная система комплектуется соответствующим набором модулей, работающих в составе общего комплекса.
Одним из ключевых параметров является количество слотов. Чем больше периферийных модулей можно установить в шасси, тем больше измерительных функций потенциально объединяется в одном комплексе. Например, MIC-554 имеет 19 слотов и один служебный, а MIC-553 — 16 слотов и два служебных. Оба комплекса рассчитаны на построение многоканальных систем до 128 каналов с частотой до 216 кГц на канал.
Для задач, где требуется мобильность оборудования, предусмотрены более компактные решения. MIC-356 представляет собой мобильный регистратор-анализатор динамических параметров. Для него указано восемь слотов, возможность построения системы до 56 каналов и частота до 216 кГц на канал. Такой форм-фактор позволяет сочетать многоканальность с возможностью перемещения комплекса между объектами измерений.
В составе PXI-систем важную роль выполняет системный контроллер. Например, MX-051 представляет собой системный контроллер с SSD-накопителем. В каталоге для него указаны процессор Intel Core i3-9100H, 8 ГБ оперативной памяти с возможностью расширения до 64 ГБ и накопитель объемом 500 ГБ. Контроллер обеспечивает вычислительную составляющую измерительного комплекса и взаимодействие с установленным оборудованием.
Помимо полноразмерных многоканальных комплексов существуют переносные варианты. MIC-315 — переносной регистратор-анализатор со встроенным процессорным модулем и тремя слотами для измерительных модулей PXI. Для этой системы предусмотрена работа под управлением Windows или Linux, а синхронизация в составе общей информационно-измерительной системы может выполняться по тактированию 10 МГц через шину PXI и по сигналам единого времени IRIG-B.
В линейке PXI представлены модули с различной максимальной частотой дискретизации. Например, MX-228 обеспечивает аналоговый ввод с частотой до 216 кГц и рассчитан на восемь каналов. В каталоге также представлены более высокоскоростные восьмиканальные модули с частотой до 512 кГц на канал.
К ним относится MX-255 — модуль ввода сигналов напряжения и IEPE с восемью каналами и частотой до 512 кГц на каждый канал. МХ-259 также представляет собой восьмиканальный модуль аналогового ввода с частотой до 512 кГц на каждый канал, поддерживает несколько диапазонов напряжения и IEPE, имеет гальваническую изоляцию и разрядность 24 бит.
Наличие модулей с разными характеристиками позволяет соотносить конфигурацию системы с параметрами исследуемого процесса. Для одних задач требуется большое количество каналов при умеренной частоте регистрации, для других приоритетом становится высокочастотная запись динамических сигналов.
Такие модули ориентированы на регистрацию быстропротекающих процессов, для которых требуется высокая частота получения отсчетов и одновременная работа нескольких измерительных каналов.
Различные диапазоны измерения позволяют адаптировать входной тракт к амплитуде регистрируемого сигнала, а высокая частота дискретизации ориентирует модуль на работу с динамическими процессами.
Такой тип оборудования используется для построения измерительных каналов, связанных с тензометрическими преобразователями и исследованием деформаций и механических нагрузок.
Наличие встроенного усилителя-преобразователя заряда позволяет использовать модуль при работе с пьезоэлектрическими датчиками с выходом по заряду. Такие датчики применяются при регистрации динамических процессов, включая вибрацию и пульсации давления.
Модуль может входить в состав различных PXI-комплексов и использоваться совместно с другими измерительными модулями, формируя необходимую конфигурацию каналов для конкретной измерительной задачи.
Такой подход дает несколько практических возможностей:
В отличие от набора независимых приборов, модульная система изначально строится как единый комплекс. Это имеет значение при необходимости синхронно регистрировать сигналы, относящиеся к одному физическому процессу. Например, при испытании агрегата можно одновременно отслеживать несколько вибрационных каналов, деформации и другие параметры, сохраняя временную взаимосвязь между зарегистрированными данными.
MIC-554 и MIC-553 ориентированы на построение многоканальных комплексов с большим количеством устанавливаемых модулей. Они подходят для задач, где требуется стационарная измерительная инфраструктура и значительное количество каналов.
MIC-356 представляет собой мобильный регистратор-анализатор с восемью слотами и возможностью организации до 56 каналов. MIC-355М имеет шесть слотов и поддерживает до 48 каналов с частотой до 216 кГц на канал.
Еще более компактный вариант — MIC-315 с тремя слотами для измерительных модулей. Подобные системы используются в ситуациях, когда требуется перенести измерительное оборудование непосредственно к объекту, провести локальные измерения или дополнить существующую информационно-измерительную инфраструктуру.
Таким образом, понятие PXI-системы охватывает не конкретный прибор с неизменным набором функций, а архитектуру, позволяющую строить измерительное оборудование различного масштаба и назначения.
В общем случае структура комплекса включает:
Например, при работе с пьезоэлектрическими датчиками могут потребоваться модули, поддерживающие измерение заряда или IEPE. Для тензометрических измерений используются соответствующие специализированные модули. При необходимости регистрации большого числа быстроменяющихся сигналов учитываются одновременно количество каналов и максимальная частота дискретизации каждого из них.
Представленные в серии PXI комплексы различаются количеством слотов, числом поддерживаемых каналов и конструктивным исполнением. Стационарные MIC-554 и MIC-553 рассчитаны на крупные многоканальные конфигурации, MIC-356 сочетает многоканальность с мобильным исполнением, а компактные решения позволяют организовывать локальные и распределенные измерения.
Функциональность системы определяется установленными модулями. В одной аппаратной архитектуре могут применяться решения для измерения напряжения, заряда, сигналов IEPE и тензометрических каналов с частотами дискретизации до сотен килогерц на канал. Благодаря этому блочно-модульный подход применяется при регистрации динамических процессов, стендовых испытаниях, исследовании оборудования, мониторинге агрегатов и построении многоканальных информационно-измерительных систем.
Таким образом, PXI-система представляет собой не отдельный измерительный прибор, а масштабируемую аппаратную платформу. Сочетание шасси, контроллеров и специализированных модулей позволяет формировать измерительные комплексы различной конфигурации — от переносных систем с несколькими слотами до стационарных многоканальных решений, предназначенных для комплексной регистрации и анализа большого количества параметров.
PXI-системы применяются там, где измерительная аппаратура должна формироваться под конкретную задачу. Вместо создания отдельного специализированного прибора для каждого набора измерений используется универсальная аппаратная платформа: шасси, системный контроллер и набор функциональных модулей. Количество и назначение модулей могут различаться в зависимости от числа каналов, типа подключаемых датчиков, требуемой частоты дискретизации и характера исследуемых процессов.
Что такое шина PXI и блочно-модульное оборудование серии PXI
PXI представляет собой модульную архитектуру построения измерительных и испытательных систем. В ее основе находится шасси с системными и периферийными слотами, в которые устанавливаются контроллеры, модули аналогового ввода и другие функциональные устройства. Такое построение позволяет объединить несколько измерительных приборов в единый аппаратно-программный комплекс.Для многоканальных измерений особенно важна возможность синхронной работы большого количества каналов. При исследовании вибрации, динамических деформаций, пульсаций давления и других быстропротекающих процессов данные от разных датчиков должны регистрироваться с согласованной временной привязкой. Магистрально-модульная архитектура позволяет организовать такую совместную работу компонентов внутри единой системы.
В каталоге НПП «МЕРА» к серии PXI относятся как стационарные многоканальные комплексы, так и мобильные и переносные регистраторы-анализаторы, системные контроллеры и измерительные модули. За счет этого одна и та же общая архитектура может использоваться в системах различного масштаба — от нескольких каналов до комплексов, рассчитанных на регистрацию большого количества сигналов.
Например, MIC-554 представляет собой многоканальный магистрально-модульный измерительный комплекс для регистрации динамических параметров. Для него указаны 19 слотов и один служебный слот, возможность построения системы до 128 каналов и частота до 216 кГц на канал. Конструктив предназначен для размещения в 19-дюймовых стойках.
Еще один представитель стационарных систем — MIC-553. Для него предусмотрены 16 слотов и два служебных, до 128 измерительных каналов и частота до 216 кГц на канал. Таким образом, состав конкретного комплекса можно формировать посредством установки требуемого количества и типов измерительных модулей.
Где используется оборудование серии PXI
Основное назначение многоканальных магистрально-модульных комплексов связано со сбором, регистрацией и анализом измерительной информации. Они востребованы в задачах, где необходимо одновременно получать данные от множества датчиков и сопоставлять изменение различных параметров во времени.Перечень измеряемых величин зависит от установленных модулей и используемых первичных преобразователей. В системах такого типа могут регистрироваться электрическое напряжение, электрический заряд, сигналы IEPE-датчиков, параметры тензометрических схем и другие электрические сигналы, соответствующие измеряемым физическим процессам.
На основе PXI-оборудования могут решаться задачи, связанные с:
- регистрацией и анализом вибрационных процессов;
- измерением пульсаций давления;
- исследованием динамических и статодинамических деформаций;
- сбором сигналов с пьезоэлектрических и IEPE-датчиков;
- регистрацией напряжения и других электрических сигналов;
- проведением стендовых испытаний оборудования, узлов и агрегатов;
- мониторингом и исследованием технических объектов;
- построением распределенных информационно-измерительных систем;
- выполнением цеховых и лабораторных измерений;
- поиском и анализом неисправностей на основе измеряемых параметров.
Модульная конструкция особенно удобна при испытаниях сложных технических объектов. На одном стенде, например, может потребоваться одновременно регистрировать вибрацию, напряжения, динамические деформации и сигналы нескольких типов датчиков. В таком случае измерительная система комплектуется соответствующим набором модулей, работающих в составе общего комплекса.
Основные характеристики и возможности PXI-систем
Возможности конкретной PXI-системы определяются сочетанием нескольких характеристик: количеством доступных слотов, числом измерительных каналов, типами устанавливаемых модулей, частотой дискретизации, разрядностью преобразования и поддерживаемыми способами подключения датчиков.Одним из ключевых параметров является количество слотов. Чем больше периферийных модулей можно установить в шасси, тем больше измерительных функций потенциально объединяется в одном комплексе. Например, MIC-554 имеет 19 слотов и один служебный, а MIC-553 — 16 слотов и два служебных. Оба комплекса рассчитаны на построение многоканальных систем до 128 каналов с частотой до 216 кГц на канал.
Для задач, где требуется мобильность оборудования, предусмотрены более компактные решения. MIC-356 представляет собой мобильный регистратор-анализатор динамических параметров. Для него указано восемь слотов, возможность построения системы до 56 каналов и частота до 216 кГц на канал. Такой форм-фактор позволяет сочетать многоканальность с возможностью перемещения комплекса между объектами измерений.
В составе PXI-систем важную роль выполняет системный контроллер. Например, MX-051 представляет собой системный контроллер с SSD-накопителем. В каталоге для него указаны процессор Intel Core i3-9100H, 8 ГБ оперативной памяти с возможностью расширения до 64 ГБ и накопитель объемом 500 ГБ. Контроллер обеспечивает вычислительную составляющую измерительного комплекса и взаимодействие с установленным оборудованием.
Помимо полноразмерных многоканальных комплексов существуют переносные варианты. MIC-315 — переносной регистратор-анализатор со встроенным процессорным модулем и тремя слотами для измерительных модулей PXI. Для этой системы предусмотрена работа под управлением Windows или Linux, а синхронизация в составе общей информационно-измерительной системы может выполняться по тактированию 10 МГц через шину PXI и по сигналам единого времени IRIG-B.
Частота дискретизации и многоканальная регистрация
Частота дискретизации определяет, насколько детально во времени может быть представлен регистрируемый сигнал. Для динамических процессов этот параметр имеет принципиальное значение: вибрационные и другие быстроменяющиеся сигналы требуют значительно более высокой скорости регистрации, чем медленно изменяющиеся параметры.В линейке PXI представлены модули с различной максимальной частотой дискретизации. Например, MX-228 обеспечивает аналоговый ввод с частотой до 216 кГц и рассчитан на восемь каналов. В каталоге также представлены более высокоскоростные восьмиканальные модули с частотой до 512 кГц на канал.
К ним относится MX-255 — модуль ввода сигналов напряжения и IEPE с восемью каналами и частотой до 512 кГц на каждый канал. МХ-259 также представляет собой восьмиканальный модуль аналогового ввода с частотой до 512 кГц на каждый канал, поддерживает несколько диапазонов напряжения и IEPE, имеет гальваническую изоляцию и разрядность 24 бит.
Наличие модулей с разными характеристиками позволяет соотносить конфигурацию системы с параметрами исследуемого процесса. Для одних задач требуется большое количество каналов при умеренной частоте регистрации, для других приоритетом становится высокочастотная запись динамических сигналов.
Примеры модулей и их назначение
Измерительный модуль является функциональным элементом PXI-комплекса. Именно состав установленных модулей определяет, какие сигналы система способна принимать и с какими типами датчиков она может взаимодействовать.MX-228 — модуль аналогового ввода
MX-228 предназначен для аналогового ввода сигналов напряжения и работы с IEPE. Модуль имеет восемь каналов, диапазон входного напряжения ±10 В и обеспечивает частоту до 216 кГц. Он может применяться в составе многоканальных систем для регистрации динамических электрических сигналов и сигналов совместимых датчиков.MX-242 — измерение заряда, напряжения и IEPE
MX-242 представляет собой восьмиканальный модуль ввода с частотой 108 кГц на канал. Он поддерживает работу с сигналами заряда, напряжения и IEPE. Подобная комбинация режимов позволяет использовать модуль при построении систем, работающих с различными типами первичных преобразователей.MX-248 и MX-249 — высокоскоростные модули ввода
MX-248 имеет восемь каналов и обеспечивает частоту до 512 кГц на канал. Модуль рассчитан на работу с зарядом, напряжением и IEPE. MX-249 имеет близкое функциональное назначение и также обеспечивает частоту до 512 кГц на канал, при этом в его характеристиках указана гальваническая изоляция.Такие модули ориентированы на регистрацию быстропротекающих процессов, для которых требуется высокая частота получения отсчетов и одновременная работа нескольких измерительных каналов.
MX-328 — тензометрические измерения и IEPE
MX-328 является восьмиканальным модулем с частотой до 512 кГц на канал. Он предназначен для работы с тензометрическими сигналами и IEPE, а также имеет гальваническую изоляцию. Это позволяет использовать его при построении измерительных трактов для задач, связанных с деформациями, силовыми воздействиями и динамическими процессами.МХ-259 — модуль аналогового ввода
МХ-259 — восьмиканальный модуль аналогового ввода с поддержкой сигналов напряжения и IEPE. Максимальная частота составляет до 512 кГц на каждый канал, разрядность — 24 бит. Поддерживаются диапазоны ±10 В, ±1 В, ±316 мВ и ±100 мВ. В характеристиках также указана гальваническая изоляция.Различные диапазоны измерения позволяют адаптировать входной тракт к амплитуде регистрируемого сигнала, а высокая частота дискретизации ориентирует модуль на работу с динамическими процессами.
MX-340 — статодинамические тензоизмерения
MX-340 представляет собой модуль для статодинамических тензоизмерений. Он имеет четыре канала, частоту до 216 кГц и разрядность 24 бит. Указанный диапазон сигналов составляет от ±1 мВ до 10 В.Такой тип оборудования используется для построения измерительных каналов, связанных с тензометрическими преобразователями и исследованием деформаций и механических нагрузок.
MX-240 — динамические измерения заряда
MX-240 — четырехканальный модуль для динамических измерений со встроенным усилителем-преобразователем заряда. Для него указаны диапазон частот от 422 Гц до 216 кГц, диапазоны измерения заряда от ±10 до ±100 000 пКл и разрядность 24 бит.Наличие встроенного усилителя-преобразователя заряда позволяет использовать модуль при работе с пьезоэлектрическими датчиками с выходом по заряду. Такие датчики применяются при регистрации динамических процессов, включая вибрацию и пульсации давления.
MX-224 — универсальный модуль динамических измерений
MX-224 позиционируется как универсальный четырехканальный модуль для динамических измерений. Для него указаны диапазон частот от 422 Гц до 216 кГц, диапазон входного напряжения ±10 В и разрядность 24 бит.Модуль может входить в состав различных PXI-комплексов и использоваться совместно с другими измерительными модулями, формируя необходимую конфигурацию каналов для конкретной измерительной задачи.
Преимущества блочно-модульного подхода в измерительных системах
Основная особенность модульной архитектуры состоит в разделении системы на функциональные компоненты. Шасси обеспечивает конструктивную и системную основу, контроллер отвечает за управление и обработку данных, а измерительные модули выполняют специализированные функции приема и преобразования сигналов.Такой подход дает несколько практических возможностей:
- масштабирование числа каналов. Состав оборудования определяется количеством установленных модулей и доступных слотов;
- сочетание разных типов измерений. В одной системе могут использоваться модули для напряжения, IEPE, заряда и тензометрических сигналов;
- адаптация под конкретную задачу. Конфигурация комплекса формируется с учетом типов датчиков и характеристик регистрируемых процессов;
- единая аппаратная платформа. Несколько функциональных модулей работают в составе одного комплекса с общим контроллером и механизмами синхронизации;
- возможность изменения конфигурации. При изменении измерительной задачи состав периферийных модулей может корректироваться в пределах возможностей используемого шасси;
- построение многоканальных систем. Стационарные PXI-комплексы позволяют объединять большое количество измерительных каналов в одной системе.
В отличие от набора независимых приборов, модульная система изначально строится как единый комплекс. Это имеет значение при необходимости синхронно регистрировать сигналы, относящиеся к одному физическому процессу. Например, при испытании агрегата можно одновременно отслеживать несколько вибрационных каналов, деформации и другие параметры, сохраняя временную взаимосвязь между зарегистрированными данными.
Стационарные и мобильные конфигурации
Блочно-модульная архитектура не ограничивается одним конструктивным исполнением. В линейке PXI представлены стационарные, мобильные, переносные и портативные решения.MIC-554 и MIC-553 ориентированы на построение многоканальных комплексов с большим количеством устанавливаемых модулей. Они подходят для задач, где требуется стационарная измерительная инфраструктура и значительное количество каналов.
MIC-356 представляет собой мобильный регистратор-анализатор с восемью слотами и возможностью организации до 56 каналов. MIC-355М имеет шесть слотов и поддерживает до 48 каналов с частотой до 216 кГц на канал.
Еще более компактный вариант — MIC-315 с тремя слотами для измерительных модулей. Подобные системы используются в ситуациях, когда требуется перенести измерительное оборудование непосредственно к объекту, провести локальные измерения или дополнить существующую информационно-измерительную инфраструктуру.
Таким образом, понятие PXI-системы охватывает не конкретный прибор с неизменным набором функций, а архитектуру, позволяющую строить измерительное оборудование различного масштаба и назначения.
Как формируется модульный измерительный комплекс
Конкретный модульный измерительный комплекс формируется исходя из параметров исследуемого объекта и состава измерительных каналов. При проектировании необходимо определить количество сигналов, их тип, амплитудные и частотные характеристики, требования к синхронизации и условия размещения оборудования.В общем случае структура комплекса включает:
- шасси с необходимым количеством слотов;
- системный или процессорный контроллер;
- модули аналогового ввода нужных типов;
- средства подключения и согласования датчиков;
- средства синхронизации измерительных каналов;
- программные средства регистрации, отображения и последующей обработки данных.
Например, при работе с пьезоэлектрическими датчиками могут потребоваться модули, поддерживающие измерение заряда или IEPE. Для тензометрических измерений используются соответствующие специализированные модули. При необходимости регистрации большого числа быстроменяющихся сигналов учитываются одновременно количество каналов и максимальная частота дискретизации каждого из них.
PXI-системы как основа многоканальных измерений
PXI-архитектура позволяет объединять вычислительные, измерительные и синхронизирующие компоненты в единую систему. Ее ключевая особенность состоит в возможности подбирать аппаратную конфигурацию под структуру конкретного измерительного объекта, не ограничиваясь фиксированным набором каналов одного готового прибора.Представленные в серии PXI комплексы различаются количеством слотов, числом поддерживаемых каналов и конструктивным исполнением. Стационарные MIC-554 и MIC-553 рассчитаны на крупные многоканальные конфигурации, MIC-356 сочетает многоканальность с мобильным исполнением, а компактные решения позволяют организовывать локальные и распределенные измерения.
Функциональность системы определяется установленными модулями. В одной аппаратной архитектуре могут применяться решения для измерения напряжения, заряда, сигналов IEPE и тензометрических каналов с частотами дискретизации до сотен килогерц на канал. Благодаря этому блочно-модульный подход применяется при регистрации динамических процессов, стендовых испытаниях, исследовании оборудования, мониторинге агрегатов и построении многоканальных информационно-измерительных систем.
Таким образом, PXI-система представляет собой не отдельный измерительный прибор, а масштабируемую аппаратную платформу. Сочетание шасси, контроллеров и специализированных модулей позволяет формировать измерительные комплексы различной конфигурации — от переносных систем с несколькими слотами до стационарных многоканальных решений, предназначенных для комплексной регистрации и анализа большого количества параметров.
| Источник: | Собственная информация |
| Учетная запись: | МашПорт.ru |
| Дата: | 21.07.26 |
