Измерительная и анализирующая аппаратура (тсд)

Составной частью информационной технологии на базе любого из методов обработки сигналов являются соответствующие средства измерения, анализа и передачи информации. В развитии технических средств для диагностических информационных технологий можно выделить три основных этапа.

Первый относится к начальным шагам в диагностике и, прежде всего виброакустической, когда средствами оценки технического состояния машин по их шуму или вибрации были органы чувств человека. С этой целью применялись стетоскопы (слухачи). Все эти возможности человека всегда определяли преимущественное развитие диагностики по сигналам вибрации и шума до последних нескольких десятилетий.

Т. к. результаты исследований показали, что наиболее диагностичной информацией обладает сигнал вибрации, а многие другие виды сигналов практически дублируют ту или иную информацию, содержащуюся в сигнале вибрации, поэтому следующим этапом стало создание виброакустических приборов для измерения вибрации и шума выше звукового диапазона частот, где органы слуха человека уже бессильны получать диагностическую информацию (технические средства мониторинга).

Третий этап в создании технических средств диагностики стал следствием бурного развития компьютерных техники и технологий. Именно тогда появилась возможность замены специалиста по диагностированию различных видов машин сначала экспертными программами, а позднее и программами автоматического диагностирования и прогнозирования технического состояния машин и их отдельных узлов.

Рассмотрим систему основных видов приборов для измерения и анализа сигналов вибрации и шума, как наиболее информативных с точки зрения диагностики параметров машины (рис.).

Датчик вибрации шума

Широко-полосный фильтр

Детектор СКЗ

Индикатор общего уровня

служащий для отображения диагностической информации

Рис. Структура основных видов приборов для измерения и анализа сигналов вибрации и шума. СКЗ – Среднеквадратичное значение.

В основе всех средств измерения и анализа сигналов вибрации и шума лежат три типа устройств, выполняющих разные операции. Первый датчик вибрации или микрофон, преобразующий колебания в электрический сигнал. Второй – фильтр, выделяющий компоненты сигналы в необходимой области частот (т. е. в сигнале вибрации выделяются только те изменения, которые происходят из-за возникновения дефектов). Третий – детектор, служащий для оценки амплитуды (мощности) выделенных компонентов.

Встроенные и внешние средства диагностирования

Аппаратурные средства системы функционального диагностирования (обычно) конструктивно сопряжены с ОД. Таким образом, каждый такой ОД имеет встроенные аппаратурные средства диагностирования, которые применительно к технологическим объектам носят название средств оперативного (централизованного) контроля, предназначенные для мониторинга и поиска дефектов.

На современном этапе новый подход к встроенным средствам диагностирования предопределил создание полностью самопроверяемых (т. е. автоматических СД) (ПСП) ЭВМ, которыми в процессе функционирования машины обнаруживаются все неисправности заданного класса.

Внешними средствами диагностирования называют технические средства СД, выполненные отдельно от конструкции машины ОД (осциллограф, генераторы синусоидальных и импульсных сигналов и др.).

Активные внешние ТСД воздействуют на объект, а непосредственно технические средства тестовой СД, подавая на отведенные для целей диагностирования входа сигнал, стимулируя реакцию объекта, которая затем оценивается. Пассивные ТСД служат для обработки и оценки диагностических признаков, характеризующих состояние машины путем анализа информации, поступающей от нее в процессе диагностирования (также для отображения диагностической информации).

По степени универсальности внешние ТСД разделяют на специализированные (предназначенные только для однотипных ОД) и универсальные (предназначенные для ОД различного конструктивного исполнения и (или) функционального назначения). По возможности необходимо к ним стремиться.

Проектирование систем диагностирования с универсальными заимствованными средствами позволяет сократить сроки ввода ОД в эксплуатацию, поскольку при этом исключается необходимость проектирования средств диагностирования.

В состав ТСД включают следующие основные элементы: генераторы стимулирующих сигналов (при тестовом диагностировании), а также средства съема и первичного преобразования информации о состоянии объекта, обработки информации, коммутации и отображения информации.

Элементная база определяет основные технические характеристики ТСД: надежность, массу, габаритные размеры и др. Использование современных микроминиатюрных элементов позволяет значительно повысить надежность разрабатываемых средств при снижении их массогабаритных характеристик.

Анализ основных тенденций развития средств вычислительной техники показывает, что в ближайшие годы можно ожидать широкого распространения малогабаритных приборов различного назначения, в корпус которых встраивается один микрокомпьютер с большими вычислительными возможностями и стандартной оперативной системой. Очевидно, что в этом направлении будет развиваться и техника для измерения и анализа диагностических параметров. А это, в свою очередь, приведет к ее дальнейшему удешевлению.

В целях ускорения и удешевления проектирования ТСД применяют также наборы базовых узлов (агрегатов).