BIT技術在裝備控制系統故障診斷中的應用

　　BIT系統

　　內裝測試及自診斷系統包括信號調理模塊、數據采集模塊、數據存儲模塊、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據緩沖等調理工作。光電隔離主要是為了把所測量的信號和計算機相隔離，這樣可以確保數據采集的讀數不會受到接地電勢差或共模電壓的影響。數據存儲模塊主要用來存儲一些內裝測試及自診斷系統的診斷信息，包括測量的數字信息、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。裝備控制系統自激勵模塊主要實現單片機系統對裝備上控制系統的信號自激勵，同時也可以使地面計算機通過通訊電纜實現地面對裝備的自激勵控制。RS232/485接口模塊可以實現上位機與PC機通訊。自檢模塊主要是實現系統的自檢功能，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字通道的工作能力進行自測試。DS12C887時鐘芯片主要是給系統提供標準時間基準，對存儲到Flash中的數據添加時間項，對PCM信息流傳輸的數據提供時間戳。本系統微處理器模塊選用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/定時器和32條可編程I/O接口的8051/8052微控制器，256字節的SRAM)[4]。

　　BIT系統硬件設計

　　BIT系統能完成模擬電壓、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，使信號進入模數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。通常要用分壓網絡分壓，電路如圖2所示。

　　分壓網絡的電壓衰減量為輸出電壓與輸入電壓之比，也等于R1C1的并聯阻抗Z1與R2C2的并聯阻抗的分壓比。分壓網絡的分壓比為：

　　只要分壓網絡元件參數滿足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。