Главная → Примеры внедрения → Опыт внедрения цифровых регистраторов-анализаторов MIC-300

Опыт внедрения цифровых регистраторов-анализаторов MIC-300

Шатохин А. Г., Фролов С. В.

На российском рынке СИ, а затем и на мировом рынке, отечественный цифровой регистратор-анализатор динамических сигналов MIC-300M (исходная версия MIC-310) появился с 2001 года.

Как современный серийный прибор нового класса, он оказался востребован на исследовательских и производственных испытаниях авиационных ГТД и энергетических ГТУ. В распоряжении заказчиков в настоящее время находится более 250 единиц приборов данного типа. Его универсальность и широкая гамма функций в сочетании с надежностью позволяют эксплуатировать прибор в различных отраслях промышленности и в самых разнообразных условиях.

Прибор MIC-300M используется в авиационной и космической отрасли, в энергетике и на транспорте. Работы выполняются в составе стендовых ИИС динамических параметров (ДП) и АИИС ДП в исследовательских лабораториях, при полевых испытаниях и на борту летающих лабораторий и объектов. В частности, MIC-300M широко и успешно применяется в работах по испытанию полноразмерных авиационных ГТД и их узлов отечественного и зарубежного производства. При этом, в ЦИАМ выполнен ряд работ по исследованию проблем динамики и прочности на мировом уровне. Например, разработана методика исследования и диагностики аэроупругих колебаний рабочих колес компрессоров ГТД. АИИС ДП акустического стенда ЦИАМ разработана на основе комплекса цифровых приборов типа MIC-300М, усилителей, преобразователей, блоков питания, блоков синхронизации производства НПП «МЕРА». Обеспечивается измерение около 200 динамических параметров, в числе которых параметры вибрации, пульсации давления, динамические деформации, вибрации лопаток, измеряемые дискретно-фазовым методом.

Опыт создания АИИС указанного стенда показал необходимость комплексного подхода к решению задачи обеспечения измерений при испытаниях технически сложных и разнообразных по типам ИК изделий.

Пример построения стендовой АИИС ДП на основе аппаратуры НПП «МЕРА» приведен на Рисунке 1.

Рис. 1. Стендовая АИИС ДПБ

Несмотря на появление предложений подобных СИ от ряда известных фирм, потребность в получивших распространение и применение 16 и 24 канальных моделях и модификациях MIC-300M быстро возрастает.

MIC-300M

В представлении пользователей, одновременно с выпуском серийных версий прибора и применением их у потребителей по назначению, разработчиком непрерывно осуществляется развитие аппаратной (hardware) и программной (software) компонент.

По аппаратной части у более поздних образцов пользователями отмечается увеличение быстродействия, объема памяти, повышение помехоустойчивости и др. Продолжается совершенствование конструкции и увеличивается надежность работы в сложных стендовых условиях.

По программной части наблюдается расширение функциональных возможностей, включая дополнительные «страницы» для экспресс-анализа, возможность управления внешними устройствами, подключение данных по статическим параметрам через ЛВС или Ethernet, появление дополнительных функций обработки сигналов и др. При этом остается практически неизменным соотношение цена/качество. В последние годы сформировались устойчивые позитивные представления пользователей о фактических возможностях данного прибора.

На рисунке 2 приведен пример диалогового окна настройки параметров ИК модуля усилителя заряда МЕ-230.

Рис. 2. Вид диалогового окна настройки ИК модуля ME-230

В настоящее время при испытании и доводке новых моделей авиационных ГТД повышается интерес разработчиков к еще более полному исследованию динамических параметров, включая вибрации, пульсации давления, динамические деформации, акустические поля, зазоры между статором и ротором в проточной части и др., что требует существенного увеличения числа динамических ИК. Широкое применение датчиков со встроенной электроникой (ICP, TEDS) требует поддержки аппаратной части применяемых СИ. Например, при организации комплексных испытаний на стендах ЦИАМ в состав стендовой АИИС ДП одновременно включаются от 1-2 до 7-9 приборов типа MIC-300M. В подобных условиях существенно возрастает роль бесперебойного взаимодействия с ЛВС, согласованной работы СЕВ стенда и синхронности команд старт/стоп/просмотр каждого прибора в составе АИИС ДП.

В результате, возникла потребность пользователей (заказчиков) в расширении линейки (номенклатуры) приборов типа MIC-300M. К числу объективно появившихся и возрастающих технических требований следует отнести:

• добавление стендовых приборов и/или систем с увеличением до 100 – 200 и более числа динамических ИК;
• проработку и сравнение вариантов применения в линейке PCI, PXI, VXI, VME и других универсальных, перспективных, интерфейсных шин с целью обеспечения возможности взаимодействия с СИ других производителей, повышения быстродействия и др.;
• увеличение быстродействия, производительности и точности алгоритмов регистрации и обработки динамических сигналов;
• увеличение помехоустойчивости стендовой АИИС ДП;
• увеличение запаса внутренней и возможно внешней памяти, скорости и удобства копирования зарегистрированных данных на внешние носители;
• по настроенным уставкам формирование исполнительных команд;
• добавление новых функций, в том числе регистрация и отображение базового списка или выбранных основных статических параметров эксперимента (температуры, давления, расходы и др.);
• наличие в составе прибора встроенных источников тестовых сигналов (генератор сигналов, источник калиброванных токов и напряжений);
• ввод в состав линейки приборов/систем разделенного варианта исполнения типа «Модуль – Notebook», «Группа модулей – PC»;
• ввод в состав линейки законченных миниатюрных (карманных) приборов с числом ИК от 1 до 4.

Появление линейки цифровых регистраторов-анализаторов сигналов на базе функций MIC-300M позволило бы более оперативно комплектовать стационарные многоканальные стендовые АИИС ДП, мобильные стендовые ИИС ДП, комплектовать ИИС ДП летающих лабораторий, организовывать и проводить как комплексные, так и несложные лабораторные исследования, а также мониторинг динамических процессов в производственных условиях.

Следует отметить, что при возрастании числа ИК до 100-200 и более должны быть обеспечены возможности исследования взаимных характеристик динамических процессов для любого сочетания пар ИК. При этом, сдвиги фаз должны измеряться в диапазоне частот от 1 Гц до 30 кГц с погрешностями 2°.

Ясно также, что резкое возрастание числа динамических ИК до 100, 200 и более требует существенного увеличения производительности вычислений при обработке зарегистрированных экспериментальных данных. В какой-то мере это ранее было предусмотрено в WinПОС, в виде алгоритма пакетной обработки зарегистрированных сигналов. Роль данного и других подобных алгоритмов ЦОС в «супер»многоканальных АИИС ДП будет по-видимому неуклонно возрастать.

Известно, что при формировании ИК вибраций, пульсаций давления, динамического тензометрирования и др. в составе АИИС ДП применяются разнообразные сочетания датчиков, усилителей, фильтров, кабельных сборок, коммутаторов, токосъемников, рис. 1. Для ручного и программного управления настройкой ИК, контроля их состояния и исполняемых функций приборы MIC-300M эффективно используются в настоящее время и как драйверы. В соответствующих методиках выполнения измерений представлен порядок включений СИ с последовательным указанием каждого шага, в том числе порядок калибровки (тарировки) каждого сформированного ИК, рис. 2. Это оказывается возможным благодаря тому, что приборы MIC-300M поздних выпусков уже имеют ряд дополнительных функций:

• настройка усилителей с 1, ½, ¼ моста на входе и усилителей заряда;
• групповой старт / стоп /просмотр от виртуального и аппаратного синхронизатора, до 8 приборов;
• переключаемые, настраиваемые «страницы» экспресс-анализа;
• дополнительные функции обработки в режиме «Анализатор сигналов».

За последние 2-3 года в составе стендовых АИИС ДП появилась и успешно применяется при доводочных испытаниях узлов ГТД высокочастотная модель MIC-300M FM (Fs =216кГц). Появились также специальные версии данного прибора, предназначенные для реализации алгоритмов исследования динамических процессов авиационных ГТД и энергетических ГТУ бесконтактными методами:

• измерение колебаний торцов рабочих лопаток компрессоров и турбин, MIC-ДФМ (MIC-1200);
• измерение радиальных зазоров компрессоров и турбин, MIC-РЗ.

Отдельно следует упомянуть прибор MIC-200M. Это портативный вариант базовой модели MIC-300M, отличающийся, при числе ИК 4, 8, 12, повышенной помехоустойчивостью, малым весом (5 кг), но при этом большим монитором (15").

MIC-200M

С учетом имеющегося задела в виде модификаций серийного прибора MIC-300M и опыта их применения весьма целесообразной, своевременной и перспективной выглядит ожидаемая линейка приборов/систем с форматами от «супер» многоканальных, высокочастотных стендовых комплексов исследования динамических параметров авиационных ГТД и энергетических ГТУ до миниатюрных, но многофункциональных приборов, выполняющих мониторинг, на 1-4 канала. При этом, пользователи вправе ожидать удачного выбора интерфейсных шин и сохранения присущего СИ фирмы НПП «МЕРА» соотношения цена/качество. Новые СИ должны также обладать функциональной гибкостью, должны быть утвержденного типа , иметь гарантийное обслуживание не менее 3 лет и постгарантийное сервисное обеспечение в течение всего срока службы.