鐵路道岔檢測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

挑戰(zhàn):
　　為了進行一個現(xiàn)場的物理量采集與分析，比如，鐵路道岔在操作過程中和/或火車通過中所產生的壓力和力，我們創(chuàng)建了易于運輸?shù)南到y(tǒng)，以便驗證和分析其在運動過程中的行為特性。
　　解決方案:
　　將NI CompactDAQ硬件與USB接口集成，利用安裝在便攜式電腦上的NI LabVIEW開發(fā)系統(tǒng)來開發(fā)應用程序，創(chuàng)建一個易于運輸?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)不但結構緊湊，簡單易用，而且靈活，可配置以及良好的牢固性，可以與安裝在鐵路道岔系統(tǒng)上的不同類型傳感器進行交互，起到即使采集物理量的作用。
　　
 　　操作顯示界面
　　“由于NI CompactDAQ系統(tǒng)設備尺寸小巧，我們創(chuàng)建了一個重量輕，體積小巧的可封閉箱子，為了對安裝在現(xiàn)場傳感器上的電信號進行調理和采集，我們還包含了必要的功能，來對客戶的應用進行分析。”
　　我們設計了該系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進行了一段時間的測試，在測試期間出現(xiàn)了干擾現(xiàn)象，如峰值干擾——干擾甚至達到幾百伏電壓，這些干擾是由于經過的火車引起的電磁場引起的。我們創(chuàng)建該系統(tǒng)，不僅為了對系統(tǒng)進行簡單的測試，也為了研究道岔反復受到壓力時的情況。
　　系統(tǒng)組件
　　完整的系統(tǒng)由NI CompactDAQ采集系統(tǒng)，調理現(xiàn)場電信號且避免采集系統(tǒng)受到現(xiàn)場干擾的電氣接口組件，以及安裝了數(shù)據(jù)采集和處理應用程序，并通過USB端口與NI CompactDAQ系統(tǒng)連接的便攜式電腦三部分組成。
　　我們還裝配了電氣系統(tǒng)，包括放置于軍方認證的可封閉的帶輪子的箱子中的電信號調理與采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)非常適合于現(xiàn)場使用。
　　應用程序
　　我們設計了專用的應用程序，用來輸入采集參數(shù)，如采樣通道，采樣頻率，觸發(fā)和采樣持續(xù)時間;在測試期間，用來管理數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)的圖形可視化和保存;還可以在后處理中管理和分析采集的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的圖形可視化，數(shù)學函數(shù)的應用以及以.csv后綴格式的數(shù)據(jù)導出。
　　緊湊型硬件
　　由于NI CompactDAQ系統(tǒng)設備尺寸小巧，我們創(chuàng)建了一個重量輕，體積小巧的可封閉箱子，為了對安裝在現(xiàn)場傳感器上的電信號進行調理和采集，我們還包含了必要的功能，來對客戶的應用進行分析。
　　由于硬件數(shù)量有限，用戶必須為該箱子提供220伏的交流電源，向所有系統(tǒng)中的組件，傳感器系統(tǒng)和采集系統(tǒng)供電;采用適當?shù)碾娎|連接口，將傳感器電纜連接到箱子內的接線終端上;并用USB電纜線將NI CompactDAQ硬件設備與便攜式計算機連接。
軟件
　　軟件設計部分將測試采集模塊與后處理分析模塊分開，基于所進行的不同測試，允許使用不同類型的采集方式，然后在后處理過程中對所保存的數(shù)據(jù)進行分析。
　　靈活，可配置的系統(tǒng)
　　我們將采集模塊結構化，使用戶可以選擇用于測試的采樣通道和采樣頻率——用戶可以選擇的最大頻率取決于用戶所指定的通道數(shù)。用戶還可以選擇數(shù)字觸發(fā)器來啟動采集模塊。通過這個特殊的功能，用戶可以定義采集只能在某些情況下才會開始，因而優(yōu)化了實際的采集持續(xù)時間和實施的最長采集持續(xù)時間。
　　對于每個模擬通道，用戶可以定義曲線的圖形表示方法，定義與模擬通道相關聯(lián)的名稱，和定義將電信號轉換為工程信號的線性參數(shù)值，來表示由單個模擬通道監(jiān)測的幅值。用戶可以以特定結構的文件形式來保存這些參數(shù)值，以便重新反復使用這些值作為不同測試的參數(shù)配置。
　　當用戶開始進行數(shù)據(jù)采集時，開發(fā)應用程序就會根據(jù)用戶所作出的選擇來動態(tài)配置采集引擎，對數(shù)據(jù)進行采集，以動態(tài)采集的方式在圖形上顯示數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)保存，并在監(jiān)視器上顯示采集狀態(tài)。
　　我們設計了后處理模塊，以便用戶再次分析通過現(xiàn)場采集存儲的數(shù)據(jù)。用戶利用該模塊，可以重新加載以前保存的測試數(shù)據(jù)，圖形顯示這些數(shù)據(jù)以及管理所顯示數(shù)據(jù)曲線，并使用數(shù)學函數(shù)，如應用用于消除頻率上干擾的濾波器函數(shù)，來處理所采集的數(shù)據(jù);獲得新的可以以.csv格式導出的圖表，該格式與其他數(shù)學分析軟件兼容，如NI DIAdem;或以圖片格式保存新的測試數(shù)據(jù)。

STM32/STM8

意法半導體/ST/STM