智能測控綜合實(shí)驗系統（可線(xiàn)上線(xiàn)下實(shí)驗）:上海碩博公司

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2023年6月21日 DRLab智能測控綜合實(shí)驗系統（可線(xiàn)上線(xiàn)下實(shí)驗

SBJD-DRLab智能測控綜合實(shí)驗系統（可線(xiàn)上線(xiàn)下實(shí)驗）

智能測控綜合實(shí)驗系統采用"可重組"的設計理念，為各個(gè)實(shí)驗對象提供電源輸入、信號調理、放大和數據采集等功能，最多可組合七種不同的實(shí)驗模塊，具有組裝靈活、切換方便、節省空間、便于管理、經(jīng)濟適用等特點(diǎn)。

DRLab綜合實(shí)驗系統實(shí)驗室實(shí)景圖

配置建議：根據學(xué)生班人數，2-3人共1套。

（二）技術(shù)指標

（1）實(shí)驗臺本體：

材質(zhì)：A3,桌面為優(yōu)質(zhì)木材

尺寸（長(cháng)×寬×高）：1550×900×1320mm

重量：≤90kg

（2）電源管理單元：

電源輸入：AC220±20%

直流輸出：

+5V電壓，最大輸出電流2.5A，輸出功率12.5W；

-5V電壓，最大輸出電流1A，輸出功率5W；

+12V電壓，最大輸出電流5A，輸出功率60W；

-12V電壓，最大輸出電流3A，輸出功率36W。

交流輸出：提供三路標準市電（AC220V）輸出接口。

狀態(tài)指示：交流LED指示、直流LED指示。

安全保護：漏電保護器。

（3）數據采集單元：內置8通道USB型高速采集卡。

模擬量采集：8個(gè)通道；

信號輸入范圍：-5V～+5V；

采樣頻率：?jiǎn)瓮ǖ雷罡卟蓸宇l率400KHz，多通道實(shí)時(shí)采樣頻率40KHz；

采樣精度：12位分辨率；

采樣模式：自由采樣模式、預觸發(fā)采樣模式；

模擬量輸出：2個(gè)通道；

信號輸出范圍：－5V～＋5V電壓信號；

輸出頻率：?jiǎn)瓮ǖ雷罡咚⑿骂l率40KHz，多通道同時(shí)輸出1Hz～20KHz的頻率可調，最高刷新頻率按輸

出通道數倍減；

輸出精度：12位分辨率；

數字量輸入：16通道，TTL電平輸入；

數字量輸出：16通道，集電極開(kāi)路輸出，最大輸出電流0.5A；

軟件系統：完全支持DRVI虛擬儀器軟件平臺。

（4）信號管理單元：通過(guò)波段開(kāi)關(guān)即可切換到實(shí)驗中需要的模塊。

信道數量：7個(gè)信號通道，可支持7個(gè)實(shí)驗對象；

切換方式：多波段開(kāi)關(guān)；

狀態(tài)指示：LED顯示被選中的實(shí)驗模塊。

（5）擴展模塊：每個(gè)實(shí)驗對象都有專(zhuān)用的實(shí)驗模塊，可以自由組合到DRLabDRLab綜合實(shí)驗系統上，與被測對象直接連接。另外，為了最大限度的發(fā)揮基礎平臺的功能，我們?yōu)橛脩?hù)標配擴展模塊，該模塊把八通道數據采集卡功能全部引出，供用戶(hù)使用。

擴展模塊五芯航空插座引腳定義：

引腳	定義
1	OUT（信號）
2	GND
3	+5V
4	-12V
5	+12V

虛擬實(shí)驗

只要用戶(hù)電腦里安裝了DRV/DRLink虛擬儀器儀器軟件平臺，電腦通過(guò)USB與DRLab綜合實(shí)驗系統連接，不需要任何實(shí)驗對象，就可以直接開(kāi)展虛擬實(shí)驗。實(shí)驗內容十分豐富，涵蓋本科階段關(guān)于"工程測試與信號分析"知識點(diǎn)的幾乎所有概念，并且可以根據需要，自行設計實(shí)驗腳本，無(wú)限擴展。

虛擬實(shí)驗內容（可根據需要自行選�。�

實(shí)驗類(lèi)別	實(shí)驗名稱(chēng)		實(shí)驗中引用的背景案例
DRVI快速入門(mén)	1	U學(xué)用DRVI可重構虛擬儀器實(shí)驗平臺U
DRVI快速入門(mén)	2	USignal VBScript編程語(yǔ)言介紹U
測試信號分析基礎實(shí)驗	1	典型信號的時(shí)域波形分析	門(mén)限報警、聲控開(kāi)關(guān)等
	2	李沙育圖形測量信號頻率	頻率計
	3	典型信號的相關(guān)分析	汽車(chē)速度測量
	4	典型信號的概率密度分析
	5	正弦波信號的頻譜分析	簡(jiǎn)易電子琴設計
	6	典型信號的頻譜分析	齒輪箱振動(dòng)信號頻譜分析
	7	波形合成與分解	手機和弦鈴聲設計，電話(huà)上雙音頻DTMF信令模擬實(shí)驗系統
	8	頻率混迭和采樣定理
	9	采樣信號的量化誤差
	10	FFT譜分析中的能量泄漏
	11	FFT譜分析中的柵欄效應
	12	窗函數在譜分析中的作用	FFT譜誤差校正
	13	信號濾波分析實(shí)驗	鋼管無(wú)損探傷信號處理，軸心軌跡信號處理
	14	信號調制與解調實(shí)驗	鐵路移頻調制系統(列自動(dòng)閉塞控制)
	15	常用數字信號處理算法實(shí)驗	單片機數字轉速表設計等
	16	虛擬儀器單元模塊設計實(shí)驗	單片機＋LCD可視化面板設計
傳感器測量基礎實(shí)驗	1	一階系統動(dòng)態(tài)響應特性參數測定	溫度計參數測量
	2	二階系統動(dòng)態(tài)響應特性參數測定	加速度計參數測量
	3	計算機錄放音系統傳遞特性測定
	4	用脈沖激勵法測定振動(dòng)系統模態(tài)參數	簡(jiǎn)支梁模態(tài)參數估計
測試系統特性識別實(shí)驗	1	一階系統動(dòng)態(tài)響應特性參數測定	溫度計參數測量
	2	二階系統動(dòng)態(tài)響應特性參數測定	加速度計參數測量
	3	計算機錄放音系統傳遞特性測定
	4	用脈沖激勵法測定振動(dòng)系統模態(tài)參數	簡(jiǎn)支梁模態(tài)參數估計
控制系統實(shí)驗控制系統實(shí)驗	1	典型環(huán)節動(dòng)態(tài)性能分析
	2	一階系統時(shí)間響應分析
	3	二階系統時(shí)間響應分析
	4	系統頻率特性分析
	5	系統頻率特性測量和估計
	6	系統校正-PID控制器的作用
	7	非線(xiàn)性環(huán)節的作用
	8	傳遞函數計算

實(shí)驗對象（可選�。�

多功能轉子臺實(shí)驗對象

其它

（一）多功能轉子臺實(shí)驗對象

多功能轉子臺實(shí)驗對象可以靈活安裝振動(dòng)、轉速、噪聲、位移等機械參量測量的傳感器。該實(shí)驗對象既可滿(mǎn)足傳感器應用的基礎性測量實(shí)驗，也可滿(mǎn)足工程測試與信號處理的綜合性實(shí)驗系統，同時(shí)亦可作為學(xué)生課程設計的工程對象。在實(shí)驗課上，教師可實(shí)行以任務(wù)驅動(dòng)為導向的工程教學(xué)法，只提出實(shí)驗目的、基本原理和實(shí)驗結果要求，學(xué)生按照任務(wù)要求自行選擇傳感器、測量軟件，進(jìn)行測試平臺的設計和搭建：包括傳感器的位置布置、測量方式、信號獲取質(zhì)量的判別、軟件的測試分析環(huán)節、對缺陷或不穩定狀態(tài)的調整等，提高學(xué)生應對實(shí)際問(wèn)題的處理能力、分析能力和解決能力。

多功能轉子臺實(shí)驗對象

系統構成：模塊化、可重構是德普施實(shí)驗設備最突出的特點(diǎn)，下圖中的每一部分都可作為獨立的模塊，按需求組合成一個(gè)完整的工程測試分析系統。

1、轉子臺本體

2、轉子模塊

3、DRLab綜合實(shí)驗臺

4、虛擬儀器軟件平臺

綜合實(shí)驗系統

多功能轉子臺實(shí)驗對象：由轉子本體、多功能轉子模塊和測試傳感器組件三部分組成。

（二）技術(shù)指標

轉子臺本體：

輸入電源：DC12V

驅動(dòng)方式：直流有刷電機驅動(dòng)

電機額定功率：45W

可調轉速范圍：0~3500轉/分，無(wú)級

主軸直徑：12mm，

主軸長(cháng)度：510mm

尺寸（長(cháng)×寬×高）：640×140×160mm

重量：25kg

多功能轉子模塊：

傳感器通道數：8個(gè)

內含電渦流前置器、加速度電荷放大器、磁電轉速變送器

振動(dòng)速度變送器

輸出電壓：+5V、-5V、 +12V、-12V

尺寸（長(cháng)×寬×高）：335×200×100mm

（三）傳感器配置

電渦流傳感器

探頭直徑： 8mm

安裝螺紋：M10×1

電纜長(cháng)度：1.2m

量程： 1.5mm

靈敏度：8mV/μm

分辨率：1μm

頻率范圍：0～4000Hz

線(xiàn) 性度：1.5%

加速度傳感器

電荷靈敏度： 5～6pc/ms-2

頻響： 1～10000Hz

橫向靈敏度：≤5%

最大可測加速度： 5000 ms-2

結構形式：剪切式

外形尺寸：六方19×26mm

重量： 21 g

引出方式：頂向

工作溫度： -40～+80 ℃

磁電轉速傳感器

響應頻率：20Hz～10KHz

測量范圍：10～10000 r/min （60齒）

輸出信號幅值： 30 r/min ＞200mV

（測試條件：60齒發(fā)訊齒輪，材料為電工鋼，模數為2，傳感器檢測面距齒頂1mm）

輸出方式：軸向電纜（BNC）

負載阻抗：10KΩ

探測距離：0.5～2mm

工作環(huán)境：-200C～1250C

殼體長(cháng)度：78m

安裝螺紋：M16×1

噪聲傳感器

工作電壓：DC5V

輸出電壓：0～+5V

工作距離：0～3m

信噪比：58dB

工作溫度：-10℃～+50℃

指向性：?jiǎn)蜗?/span>

響應頻率：20～16KHz

振動(dòng)速度傳感器

安裝方式：垂直安裝（水平±2.5°）

出線(xiàn)方式：頂部標準BNC

引線(xiàn)長(cháng)度：1.2m

外形尺寸：Φ41×90

最低工作頻率：20mV/mm/s（10Hz）； 28.5mV/mm/s（6Hz）

頻率范圍：20～1000Hz（1200～60000r/min）

線(xiàn)性度：5%

靈敏度：200mV/cm/s(峰值)

輸出阻抗：≤500Ω

工作溫度：－29℃～＋80℃

光電轉速傳感器

檢測距離：10cm

檢測方式：擴展反射型

輸出狀態(tài)：直流三線(xiàn)（NPN型）

電源電壓：DC5V

消耗電流：15mA以下

輸出電流：200mA以下

使用環(huán)境溫度：-25℃-+55℃（不結冰）

使用環(huán)境濕度：45～85%RH

應變力傳感器

額定載荷：2kg

安全過(guò)載范圍：120%

極限過(guò)載范圍：150%

靈敏度：1.0+/-0.1（mV/V）

非線(xiàn)性：0.05% F.S

重復性：0.05% F.S

激勵電壓：DC12V

（四）實(shí)驗內容

速度傳感器振動(dòng)測量實(shí)驗

加速度傳感器振動(dòng)測量實(shí)驗

電渦流傳感器軸心軌跡測量實(shí)驗

電渦流傳感器軸位移測量實(shí)驗

磁電傳感器轉速測量實(shí)驗

光電傳感器轉速測量實(shí)驗

力傳感器標定及稱(chēng)重實(shí)驗

轉子現場(chǎng)動(dòng)平衡實(shí)驗

噪聲測量實(shí)驗

轉速自動(dòng)控制實(shí)驗

溫度傳感器的測控實(shí)驗

（五）轉子臺電機智能控制模塊

"多功能轉子臺實(shí)驗對象"是一款經(jīng)典的工程測試類(lèi)實(shí)驗設備。"電機智能控制模塊"專(zhuān)門(mén)針對此設備。智能調速控制模塊方案：

1、用"ARM控制板+智能伺服驅動(dòng)器"代替原有設備簡(jiǎn)單的直流電機調速器，如下圖所示：

2、在原有直流電機上加裝旋轉編碼器，用于速度反饋。

電機智能控制模塊驅動(dòng)器（裝在調速器里面)

選配智能調速模塊以后，就可以進(jìn)行在確定的速度下對轉子實(shí)驗平臺各振動(dòng)狀態(tài)的監測實(shí)驗，能夠更加準確的分析轉子產(chǎn)生振動(dòng)的原因；也可以進(jìn)行轉速控制方面的實(shí)驗。

主要技術(shù)參數：

內含基于ARM M4為核心的運動(dòng)控制卡和HB-25驅動(dòng)器25A連續電流，35A 浪涌；

只要PWM 脈沖訊號, 即可控制馬達速度；

具有保險絲開(kāi)關(guān)及額定電流保護；

可以與任何大小的DCmotor 共用, 馬力達1/2HP；

同時(shí)具有H-Bridge及控制器命令；

如果收到無(wú)效的脈沖寬度，內置自動(dòng)關(guān)閉；

具有通信超時(shí)自動(dòng)關(guān)機模式選項；

數碼管速度實(shí)時(shí)顯示；

正反轉手動(dòng)切換，手動(dòng)/自動(dòng)模式自由切換。

旋轉編碼器

電源電壓：DC 5V±5%

輸出電壓：高電平≥85%Vcc、低電平≤0.3V

消耗電流：≤120mA

外徑：38mm

分辨率：360線(xiàn)

響應頻率：0～100KHZ

輸出方式：NPN集電極開(kāi)路輸出

占空比：0.5T±0.1T(方波）

量大負荷：徑向≤20N 軸向≤10N

量大轉速：6000rpm

工作壽命：MTBF≥10000h

工作環(huán)境：-10℃C～70℃ （濕度30%～85%RH，無(wú)結露）

防護等級：IP54

遠程控制實(shí)驗系統

在疫情常態(tài)化防控的大背景下，實(shí)驗教學(xué)活動(dòng)面臨著(zhù)較大的不確定性，為了緩解這個(gè)矛盾，開(kāi)發(fā)出遠程控制實(shí)驗系統。利用遠程控制實(shí)驗系統，學(xué)生可以開(kāi)展遠程實(shí)驗即線(xiàn)上實(shí)驗，并提交實(shí)驗報告。

遠程控制實(shí)驗系統實(shí)現實(shí)驗操作從登錄到退出結束實(shí)驗等整個(gè)流程的管控，學(xué)生通過(guò)在本地將編好的PLC程序通過(guò)遠程實(shí)驗系統下載到PLC控制器中，并可通過(guò)高清攝像頭實(shí)時(shí)觀(guān)看實(shí)驗臺運行狀態(tài)。

遠程控制實(shí)驗系統具體包括如下：

用戶(hù)信息

與學(xué)校的人員信息進(jìn)行對接，自動(dòng)獲取人員基本信息。

統一身份認證登錄

校內師生通過(guò)學(xué)校的統一身份認證賬號進(jìn)行登錄，方便師生使用的同時(shí)，保證實(shí)名制。

學(xué)生預約

學(xué)生登錄系統后，可以主動(dòng)發(fā)起預約，預約特定日期、特定時(shí)間段的遠程實(shí)驗臺。

預約時(shí)系統自動(dòng)根據已完成的預約情況，向學(xué)生展示空閑的可預約設備。

預約時(shí)間管理

管理教師可以根據管理需要設置允許學(xué)生預約的起止時(shí)間，以及每個(gè)時(shí)間段持續的時(shí)長(cháng)。

教師授權

對于批量上課的學(xué)生，在學(xué)生主動(dòng)預約時(shí)間的基礎上，系統還支持由教師直接主動(dòng)向學(xué)生授權的管理方式。即管理教師將某天某時(shí)段的某些遠程實(shí)驗臺，授予給某班級或若干名學(xué)生。

授權時(shí)間管理

其中授權時(shí)的時(shí)間段可進(jìn)行調整，并在每次授權時(shí)可通過(guò)自定義時(shí)間進(jìn)行靈活的設置。

查看可用實(shí)驗臺

學(xué)生等通過(guò)預約或者教師授權，獲得實(shí)驗臺的使用權限后，在對應的時(shí)間即可登錄系統，在系統內看到可用的實(shí)驗臺。管理教師登錄時(shí)，可以看到每一臺實(shí)驗臺的狀態(tài)，以及當前使用人。

其中，綠色圖標為有人正在占用的實(shí)驗臺、灰色圖標為空閑的實(shí)驗臺，點(diǎn)擊空閑的實(shí)驗臺圖標，系統自動(dòng)接入實(shí)驗室內的實(shí)驗臺。

訪(fǎng)問(wèn)及操作實(shí)驗臺

點(diǎn)擊實(shí)驗臺圖標后，系統自動(dòng)接入實(shí)驗室內的實(shí)驗臺，將實(shí)驗臺的工控機桌面以及配套的視頻直播攝像頭畫(huà)面進(jìn)行展示。學(xué)生可以遠程進(jìn)行各項操作，包括調試代碼，通過(guò)配套的遠程控制終端進(jìn)行實(shí)驗臺工作模式切換、重啟等。

退出實(shí)驗臺

用戶(hù)可以通過(guò)手動(dòng)關(guān)閉瀏覽器窗口、瀏覽器等方式手動(dòng)退出遠程連接，亦可以在截止時(shí)間時(shí)由系統自動(dòng)強制退出遠程連接，供下一個(gè)預約的學(xué)生使用。

訪(fǎng)問(wèn)記錄

系統自動(dòng)記錄學(xué)生的訪(fǎng)問(wèn)和退出記錄。

教師調整實(shí)驗臺工作狀態(tài)

在使用過(guò)程中，管理教師可以手動(dòng)調整實(shí)驗臺的工作狀態(tài)，以此來(lái)強制退出學(xué)生訪(fǎng)問(wèn)。

基本用途

1. 面向《現代檢測技術(shù)》、《傳感器與檢測技術(shù)》、《智能儀器》、《工業(yè)智能感知技術(shù)》、《智能測控系統》等課程的實(shí)驗教學(xué)。

2. 為相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生課程設計、畢業(yè)設計及課外創(chuàng )新設計提供條件。

3. 為教師和學(xué)生從事智能測控系統研發(fā)提供實(shí)驗平臺。

4. 改善辦學(xué)條件，提高學(xué)�；蛟合抵�。

高頻電子線(xiàn)路實(shí)驗平臺