火箭測試應用及其挑戰

火箭有成千上萬個獨立的機械部件和技術子系統，它們的可靠性是火箭發射成功的主要因素。

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行監測。本文介紹了一種用于火箭研制階段和發射倒計時期間火箭表面變形、振動和關鍵點溫度監測的數據采集系統。

火箭測試挑戰在于，信號調節和數據交流系統必須在靠近DUT的掩體中，以保護系統免受火箭發射過程中釋放的巨大物理力的影響。為了安全起見，系統的信號調節和數據采集被分割到幾個獨立的冗余子系統中。這些子系統設置在幾個局部分布的掩體中，以避免在任何意外和安全關鍵事件發生時數據丟失。當然，出于安全考慮，在倒計時和起飛期間是不允許進入這些掩體的。因此，數據必須轉移到控制室，數據采集系統必須從那里控制。

DEWETRON的應用解決方案

DEWETRON針對這一復雜應用的解決方案分為三個不同的部分:

一個256通道信號調理系統

兩個256通道數據采集系統用于冗余數據存儲

由四個獨立工作站組成的數據監控系統

整個結構的框圖如上圖所示

信號調理系統

信號調理系統由160個DAQP-STG模塊、96個DAQP-THERM模塊和8個DEWE 30-32信號調理架組成。

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±10 V的信號可以連接直接到這些模塊。隔離信號調理路徑完全模擬，確保可靠性要求。DAQP-THERM模塊(見右側圖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接口進行編程。

DEWE-30-32信號調理機架

DEWE 30-32機架是DAQP模塊的32個槽的信號調理機架。

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成為安全關鍵測試的專用信號調理解決方案，在任何情況下都必須避免數據丟失。只需將數據采集系統分成兩個或三個冗余系統，以防其中一個系統在關鍵安全性或破壞性測試中出現故障。這種安全關鍵應用選擇了三重信號輸出。所有信號被轉發到兩個獨立的數據采集系統，以冗余存儲數據。第三個信號輸出是保留的信號檢查期間傳感器應用及故障排除。

數據采集系統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±10v。每個通道都用一個單獨的18位SAR a / d轉換器采樣，可達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個計數器輸入，1個CAN總線，8個數字輸入和4個數字輸出TRION-1802-dLV板平均分成兩臺DEWE2-M13數據采集主機。每臺DEWE2-M13配置8塊TRION-1802-dLV板，作為獨立數據采集系統，256路輸入，對DAQP模塊的信號進行冗余數字化處理。兩個DEWE2-M13都通過以太網連接到另外四臺桌面電腦。桌面pc安裝在控制室，用于數據監控和觸發測量，而DEWE2-M13安裝在靠近DUT的地方，以保持電纜長度盡可能短。

OXYGEN數據采集軟件

DEWETRON的OXYGEN數據采集軟件是核心組件，它將所有這些獨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。OXYGEN軟件在DEWE2-M13大型機上運行，并在兩個系統上本地冗余地存儲數據。DAQP模塊配置也由OXYGEN軟件完成，因為不僅信號連接，而且在DEWE2-M13和每個DEWE 30-32之間安裝了RS-485接口。此外，OXYGEN軟件以太網發送器插件將從DAQP模塊獲取的信號以較低的采樣率通過UDP數據流輸出，并將數據傳輸到不同控制室的桌面pc上。在臺式電腦上也安裝了OXYGEN軟件。

在接收端，使用以太網接收器插件再次解碼UDP數據流。該功能確保了數據可以分發到不同的接收器，每個接收器只能可視化和監視對該系統重要的特定信號，而不會被其他信號干擾。當信號達到一定的閾值時，減少的數據可以自動存儲在每臺桌面PC上進行分析和后處理。此外，觸發器命令可以通過以太網發送到DEWE2-M13大型機來控制它們的記錄狀態。

綜上所述，信號調理與數據采集系統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數據采集軟件

使用DEWETRON硬件進行信號監測的好處

純模擬信號調理

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

冗余數據采集

DEWE 30-32信號調理架為每個組裝的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，將信號轉發到兩個獨立的數據采集系統(DEWE2-M13)進行數據記錄

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，即使兩個獨立的數據采集系統中的一個出現故障，數據也不會丟失，而且不會丟失在第二大型機上可用。

高度模塊化

如果DAQP-STG或DAQP-THERM信號調節器因使用原因需要校準或檢查，則是可能只拔下這個特定的信號調節器，并更換它的另一個或留下插槽空，而其余的整個系統還在正常運轉。此外，該系統的單個組件(DAQP模塊，DEWE 30-32和DEWE2-M13)都是獨立工作的，可以拆分為幾個小型數據采集和信號調理系統。

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的18位SAR a /D轉換器采樣，可達200 kS/s，并提供選擇性的表板上低通濾波器。該板與DEWE2-M13相結合，使您的數據采集系統成為一個高通道計數系統，在一個19英寸的機架中，單個主機僅占用5U，可達416個模擬輸入通道。