BIT技術在裝備控制系統(tǒng)故障診斷中的應用

　　BIT系統(tǒng)

　　內裝測試及自診斷系統(tǒng)包括信號調理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、故障診斷、自激勵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調理電路負責完成對信號的差分放大、濾波和限幅等調理工作。邏輯量、頻率量、時間量和脈沖量采集中的信號調理電路負責完成對信號的限幅和數(shù)據(jù)緩沖等調理工作。光電隔離主要是為了把所測量的信號和計算機相隔離，這樣可以確保數(shù)據(jù)采集的讀數(shù)不會受到接地電勢差或共模電壓的影響。數(shù)據(jù)存儲模塊主要用來存儲一些內裝測試及自診斷系統(tǒng)的診斷信息，包括測量的數(shù)字信息、設備上的模擬量信息、開關量信息、頻率信息、脈沖信息、信號檢測的粗故障信息以及這些信息的相應編碼信息等功能。裝備控制系統(tǒng)自激勵模塊主要實現(xiàn)單片機系統(tǒng)對裝備上控制系統(tǒng)的信號自激勵，同時也可以使地面計算機通過通訊電纜實現(xiàn)地面對裝備的自激勵控制。RS232/485接口模塊可以實現(xiàn)上位機與PC機通訊。自檢模塊主要是實現(xiàn)系統(tǒng)的自檢功能，在設計上是使ADuC812的DA/AD通道形成回路，多余的DI/DO通道形成回路，從而對終端的模擬通道和數(shù)字通道的工作能力進行自測試。DS12C887時鐘芯片主要是給系統(tǒng)提供標準時間基準，對存儲到Flash中的數(shù)據(jù)添加時間項，對PCM信息流傳輸?shù)臄?shù)據(jù)提供時間戳。本系統(tǒng)微處理器模塊選用ADI公司的ADuC812單片機(高性能的8通道5ms轉換時間、12位A/D轉換器、2個12位DAC，10.5kB的閃存E2PROM，具有3個16位計數(shù)/定時器和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)硬件設計

　　BIT系統(tǒng)能完成模擬電壓、邏輯信號、頻率和時間的測量。

　　模擬電壓信號分壓

　　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輸入到A/D轉換通道之前，為了減少轉換誤差，希望送來的模擬信號在A/D轉換輸入的允許范圍內盡可能大，這就要求對采集到的信號的幅值進行必要的調整，對信號進行濾波、降壓等信號調理，選擇合適的放大倍數(shù)，使信號進入模數(shù)轉換之前的電壓符合A/D轉換器的要求。

　　模擬電壓信號調理模塊是一個多路范圍為±120V電壓信號的調理模塊,用以將其外部輸入的不同幅值的電壓信號調整到0～5V范圍內，以保證A/D轉換精度。通常要用分壓網(wǎng)絡分壓，電路如圖2所示。

　　分壓網(wǎng)絡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)絡的分壓比為：

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

　　為了減小對電源的影響，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，所以實際輸入到A/D轉換器的電壓為：

　　如果A/D的輸入阻抗Ri和R2接近，將給測量帶來較大誤差。解決的方法是在分壓網(wǎng)絡與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R2的影響不大，可有效的解決此問題。