Назначение
Системы измерительные «ЭЛВИС» (далее - ИС) предназначены для 1) измерения напряжения и силы тока сигналов произвольной формы, напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры, количества импульсов и частоты периодически изменяющихся токов и напряжений, а также для 2) обработки, 3) регистрации и 4) отображения результатов измерений.
ИС применяются для определения параметров силового, вспомогательного и низковольтного электрооборудования тягового электроподвижного состава в процессе его работы при приемочных, сертификационных и других видах испытаний тягового электроподвижного состава.
Описание
Принцип действия систем основан на преобразовании аналоговых сигналов от датчиков физических величин (не входящих в состав систем) в цифровой код, обработке информации в компьютере и выдачи ее на дисплей компьютера и на внешние устройства в виде, удобном для пользователя.
Функционально системы включают в себя измерительные каналы (ИК):
ИК силы тока произвольной формы;
ИК напряжения произвольной формы;
ИК частоты периодически изменяющихся токов и напряжений;
ИК количества импульсов;
ИК напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры.
Количество ИК составляет: для ИС Зав. № 01 - 32 ИК, для ИС Зав. № 02 - 32 ИК, для ИС Зав. № 03 - 64 ИК, для ИС Зав. № 04 - 16 ИК, для ИС Зав. № 05 - 56 ИК. Каждый ИК может быть настроен на любой из указанных видов измерений.
При измерении силы тока измеряемый ток проходит через нагрузочный резистор, напряжение с которого поступает на вход АЦП устройства сбора данных, напрямую или через устройство формирования сигналов SCXI (усилители, фильтры, устройства выборки-хранения), с последующим вычислением в компьютере значений измеряемой величины в соответствии с характеристикой первичного преобразователя физической величины.
При измерении напряжения в диапазоне от минус 10 до плюс 10 В измеряемое напряжение поступает на вход АЦП устройства сбора данных, с последующим вычислением в компьютере значений измеряемой величины в соответствии с характеристикой первичного преобразователя физической величины. В системах зав. № 01 и 02 напряжение поступает на вход АЦП через делитель, находящийся в блоке нагрузочных резисторов (при диапазоне от минус 16 до плюс 16 В). В системе зав. № 01 напряжение поступает на вход АЦП через делитель, находящийся в коннекторном блоке SCXI-1313 (при диапазоне от минус 300 до плюс 300 В), и через устройство формирования сигналов SCXI.
При измерении количества импульсов сигнал поступает на вход АЦП устройства сбора данных через резисторный делитель и устройство формирования сигналов SCXI (в зав. № 05 через преобразователь частота/напряжение), с последующим вычислением в компьютере значений соответствующих физических величин (например, угла поворота и скорости вращения колесной пары).
При измерении частоты периодически изменяющихся токов и напряжений производится математическая обработка массива значений силы тока или напряжения с помощью преобразования Фурье.
При измерении напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры сигнал с термопары типа ХК поступает на вход АЦП устройства сбора данных через устройство формирования сигналов SCXI, с последующим вычислением в компьютере измеряемой величины по известной градуировочной зависимости, с учетом сигнала датчика температуры холодного спая, расположенного в коннекторном блоке.
Конструктивно системы выполнены в пяти вариантах, и состоят из блоков нагрузочных резисторов, устройств формирования сигналов (заводские номера 01 и 02), устройств сбора данных и компьютеров. ИС состоят из набора отдельных блоков настольного исполнения (переносного исполнения в системе зав. № 05), объединенных соединительными кабелями.
ИС отличаются видом примененного блока нагрузочных резисторов, типом и наличием устройства формирования сигналов SCXI и типом устройства сбора данных.
В системе зав. 01 устройства формирования сигналов и устройство сбора данных расположены в крейте PXI-SCXI.
В системе зав. 02 устройства формирования сигналов расположены в крейте SCXI, а устройство сбора данных установлено в компьютер.
В системах зав. 03 и 04 устройства сбора данных установлены в компьютерах.
В системе зав. 05 устройства сбора данных установлены в двух крейтах PXI, которые помещены в защитные корпуса совместно с блоками нагрузочных резисторов, источниками питания датчиков и преобразователями частота/напряжение.
Конфигурации систем приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Компоненты | Заводские номера систем |
| №01 | №02 | №03 | №04 | №05 |
| Блок нагрузочных резисторов | Вариант исполнения 1 -до 2 шт. | Вариант исполнения 2 - до 5 шт. | Вариант исполнения 2-1 шт. | Вариант исполнения 3-2 шт. |
| Устройство формирования сигналов | Четыре пары модулей NI SCXI-1125/1140 с коннекторны ми блоками SCXI-1313, установленны е в крейте PXI-1052 | Четыре пары модулей NI SCXI-1120/1140, установленные в крейте SCXI-1001; коннекторный блок ТВХ-1328 | Не используется |
| Компоненты | Заводские номера систем |
| №01 | №02 | №03 | №04 | №05 |
| Устройство сбора данных | NI PXI-6250 | NI PCI-MIO-16Е1 | NI PCI-6071Е | NI DAQcard AL16E | NI PXI-6254 |
| Устройство отображения информации | Компьютер с ОС Windows ХР Pro и ПО на базе LabVIEW (набор программ управления измерениями EMU-тест версии 2009 г (для системы зав. № 05 - Locomotive Tester версии 2009 г.)) |
Конструктивно блоки нагрузочных резисторов выполнены в трёх вариантах исполнения.
В блоках первого варианта исполнения нагрузочные резисторы и делители смонтированы на монтажных панелях, вставляемых в соответствующие разъемы (каждому ИК соответствует свой разъем). В комплект систем зав. № 01 и зав. № 02 входят 62 резисторные панели (№№ 1-62) и 10 делительных панелей (№№ 63-72), используемые в обеих системах. Источник питания датчиков установлен внутри блока.
В блоках второго варианта исполнения нагрузочные резисторы смонтированы внутри корпуса блока. Обеспечена возможность их коммутации с помощью переключателей для получения требуемых значений нагрузочного сопротивления каждого канала. Используются внешние источники питания датчиков.
В блоках третьего варианта исполнения нагрузочные резисторы смонтированы внутри корпуса блока в печатных платах. Каждому ИК соответствует свой разъем. Питание датчиков осуществляется от соответствующих блоков питания транзитом через блок нагрузочных резисторов.
По условиям эксплуатации системы удовлетворяют требованиям гр. 2 ГОСТ 22261-94 с диапазоном рабочих температур от 10 до 30 °C, без предъявления требований к транспортированию в упакованном виде.
Технические характеристики
Основные технические характеристики для ИС зав. № 01 приведены в таблице 2. Таблица 2
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Диапазоны измерения напряжения произвольной формы, В | от минус 300 до плюс 300 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений напряжения, % | ±0,2 |
| Количество каналов измерения напряжения в диапазоне от минус 300 до плюс 300 В | от 0 до 32 |
| Диапазоны измерения напряжения произвольной формы, В. | от минус 16 до плюс 16 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений напряжения, % | ±0,2 |
| Количество каналов измерения напряжения в диапазоне от минус 16 до плюс 16 В | от 0 до 10 |
| Диапазоны измерения силы тока произвольной формы, мА: | от минус 400 до плюс 400 от минус 20 до плюс 20 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений силы тока, % | ±0,2 |
| Количество каналов измерения силы тока | от 0 до 31 |
| Постоянная времени при измерении силы тока и напряжения произвольной формы, мкс, не более | 25 |
| Диапазон измерения частоты периодически изменяющихся токов и напряжений, Гц | от 10 до 5000 |
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений частоты периодически изменяющихся токов и напряжений, % | ±0,01 |
| Количество каналов измерения частоты периодически изменяющихся токов и напряжений | от 0 до 31 |
| Верхний предел измерения количества импульсов с частотой следования от 0 до 5000 Гц, шт., не менее | 2,5107 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения количества импульсов, шт | ±3 |
| Количество каналов измерения количества импульсов | от 0 до 31 |
| Диапазон измерения напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры от минус 70 до плюс 800 °C, мВ | от минус 4,2 до плюс 66,5 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений напряжения постоянного тока соответствующего значениям температуры, % | ±0,2 |
| Количество каналов измерения напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры | от 0 до 8 |
Основные технические характеристики для ИС зав. № 02 приведены в таблице 3.
Таблица 3 _______________________________________
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Диапазоны измерения напряжения произвольной формы, В | от минус 16 до плюс 16 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений напряжения, % | ±0,2 |
| Количество каналов измерения напряжения | от 0 до 31 |
| Диапазоны измерения силы тока произвольной формы, мА: | от минус 400 до плюс 400 от минус 20 до плюс 20 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений силы тока, %: | ±0,2 |
| Количество каналов измерения силы тока | от 0 до 31 |
| Постоянная времени при измерении силы тока и напряжения произвольной формы, мкс, не более | 25 |
| Верхний предел измерения количества импульсов с частотой следования от 0 до 5000 Гц, шт., не менее | 2,5-107 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения количества импульсов, шт | ±3 |
| Количество каналов измерения количества импульсов | от 0 до 31 |
| Диапазон измерения частоты периодически изменяющихся токов и напряжений, Гц | от 10 до 5000 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений частоты периодически изменяющихся токов и напряжений, % | ±0,01 |
| Количество каналов измерения частоты периодически изменяющихся токов и напряжений | от 0 до 31 |
| Диапазон измерения напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры от минус 70 до плюс 800 °C, мВ | от минус 4,2 до плюс 66,5 |
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений напряжения постоянного тока соответствующего значениям температуры, % | ±0,2 |
| Количество каналов измерения напряжения постоянного тока, соответствующего значениям температуры | от 0 до 8 |
Основные технические характеристики для ИС зав. № 03 приведены в таблице 4.
Таблица 4 ______
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Диапазоны измерения напряжения произвольной формы, В: | от минус 10 до плюс 10 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений напряжения, % | ±0,2 |
| Количество каналов измерения напряжения | от 0 до 64 |
| Диапазон измерения силы тока произвольной формы, мА: | от минус 200 до плюс 200 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений силы тока произвольной формы, % | ±0,2 |
| Количество каналов измерения силы тока | от 0 до 64 |
| Постоянная времени при измерении силы тока и напряжения произвольной формы, мкс, не более | 5 |
| Диапазон измерения частоты периодически изменяющихся токов и напряжений, Гц | от 10 до 5000 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений частоты периодически изменяющихся токов и напряжений, % | ±0,01 |
| Количество каналов измерения частоты периодически изменяющихся токов и напряжений | от 0 до 24 |
Основные технические характеристики для ИС зав. № 04 приведены в таблице 5.
Таблица 5 _____________________
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Диапазоны измерения напряжения произвольной формы, В: | от минус 10 до плюс 10 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений напряжения, % | ±0,2 |
| Количество каналов измерения напряжения | от 0 до 16 |
| Диапазон измерения силы тока произвольной формы, мА | от минус 400 до плюс 400 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений силы тока произвольной формы, % | ±0,2 |
| Количество каналов измерения силы тока | от 0 до 16 |
| Постоянная времени при измерении силы тока и напряжения произвольной формы, мкс, не более | 5 |
| Диапазон измерения частоты периодически изменяющихся токов и напряжений, Гц | от 10 до 5000 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений частоты периодически изменяющихся токов и напряжений, % | ±0,01 |
| Количество каналов измерения частоты периодически изменяющихся токов и напряжений | от 0 до 16 |
Основные технические характеристики для ИС зав. № 05 приведены в таблице 6. Таблица 6
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Диапазоны измерения напряжения произвольной формы, В. | от минус 10 до плюс 10 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений напряжения, % | ±0,2 |
| Количество каналов измерения напряжения произвольной формы | от 0 до 48 |
| Диапазоны измерения силы тока произвольной формы, мА | от минус 500 до плюс 500 |
| Количество каналов измерения силы тока в диапазоне от минус 500 до плюс 500 мА | 2 |
| Диапазоны измерения силы тока произвольной формы, мА. | от минус 275 до плюс 275 |
| Количество каналов измерения силы тока в диапазоне от минус 275 до плюс 275 мА | 10 |
| Диапазоны измерения силы тока произвольной формы, мА. | от минус 150 до плюс 150 |
| Количество каналов измерения силы тока в диапазоне от минус 150 до плюс 150 мА | 2 |
| Диапазоны измерения силы тока произвольной формы, мА. | от минус 75 до плюс 75 |
| Количество каналов измерения силы тока в диапазоне от минус 75 до плюс 75 мА | 22 |
| Диапазоны измерения силы тока произвольной формы, мА | от минус 35 до плюс 35 |
| Количество каналов измерения силы тока в диапазоне от минус 35 до плюс 35 мА | 8 |
| Диапазоны измерения силы тока произвольной формы, мА. | от минус 20 до плюс 20 |
| Количество каналов измерения силы тока в диапазоне от минус 20 до плюс 20 мА | 4 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений силы тока, %. | ±0,2 |
| Постоянная времени при измерении силы тока и напряжения произвольной формы, мкс, не более | 5 |
| Диапазон измерения частоты периодически изменяющихся токов и напряжений, Гц | от 0,1 до 2500 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений частоты периодически изменяющихся токов и напряжений, % | ±0,05 |
| Количество каналов измерения частоты периодически изменяющихся токов и напряжений | 8 |
Примечания
1) погрешность измерений приводится к выбранному диапазону измерений.
2) под произвольной формой тока и напряжения понимается форма сигналов с максимальной частотой значимых (имеющих амплитуду более 2 % амплитуды сигнала) гармоник до 2500 Гц.
Габаритные размеры (ширина х глубина х высота), мм, не более:
- компьютера...............................................................400 х 210 х
- крейта PXI-1052.........................................................440 х 486 х 193;
- крейта SCXI-1001 ....................................................... 440 х 250 х
- крейта PXI-1042 в защитном корпусе..............................400 х 660 х
- блока нагрузочных резисторов, вариант исполнения 1..........640 х 240 х 115;
- блока нагрузочных резисторов, вариант исполнения 2............ 440 х 120 х 80.
Масса системы с комплектом кабелей, кг, не более
Напряжение питания от сети переменного тока частотой 50 Гц, В
Потребляемая мощность, В-A, не более
Срок службы, лет
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист формуляра типографским способом.
Комплектность
В комплект поставки входят: ИС зав. № 01, 02, 03, 04, 05, паспорта, методика поверки
Поверка
Поверка измерительных каналов комплекса осуществляется в соответствии с документом «Система измерительная «ЭЛВИС». Методика поверки», утвержденным начальником ГЦИ СИ «Тест ПЭ» 30 июля 2009 г. и входящим в комплект поставки.
Основные средства поверки:
- калибратор универсальный Н4-6: диапазон воспроизведения напряжения постоянного тока от минус 2 до плюс 2 В, пределы допускаемой погрешности ± (0,005%-U + 6 мкВ); диапазон воспроизведения напряжения постоянного тока от минус 20 до плюс 20 В, пределы допускаемой погрешности ± (0,005%’U + 100 мкВ); диапазон воспроизведения напряжения постоянного тока от минус 1000 до плюс 1000 В, пределы допускаемой погрешности ± (0,006%-U + 12 мВ); диапазон воспроизведения силы постоянного тока от минус 20 до плюс 20 мА, пределы допускаемой погрешности ± (0,01 %■! + 0,6 мкА); диапазон воспроизведения силы постоянного тока от минус 2 до плюс 2 А, пределы допускаемой погрешности ± (0,015%-1 + 0,1 мА);
- частотомер электронно-счетный 43-64: диапазон частот следования импульсных сигналов от 0 до 150 МГц, пределы допускаемой абсолютной погрешности счета импульсов ± 1;
- генератор импульсов Г5-60: период повторения одинарных импульсов от 0,1 мкс до 10 с, погрешность установки периода одинарных импульсов ± Г10‘6Т, где Т -установленный период повторения, длительность фронта импульсов не более 10 нс.
Межповерочный интервал - 1 год.
Нормативные документы
ГОСТ Р 8.596-2002. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.
ГОСТ 22261-94. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.
Паспорта ИС «ЭЛВИС» зав. №№ 01, 02, 03, 04, 05.
Заключение
Тип систем измерительных «ЭЛВИС» заводские номера 01, 02, 03, 04, 05 утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен в эксплуатации.
