BIT技术在装备控制系统故障诊断中的应用

　　BIT系统

　　内装测试及自诊断系统包括信号调理模块、数据采集模块、数据存储模块、故障诊断、自激励模块和通讯电缆输出模块六部分(见图1)。模拟电压采集中信号调理电路负责完成对信号的差分放大、滤波和限幅等调理工作。逻辑量、频率量、时间量和脉冲量采集中的信号调理电路负责完成对信号的限幅和数据缓冲等调理工作。光电隔离主要是为了把所测量的信号和计算机相隔离，这样可以确保数据采集的读数不会受到接地电势差或共模电压的影响。数据存储模块主要用来存储一些内装测试及自诊断系统的诊断信息，包括测量的数字信息、设备上的模拟量信息、开关量信息、频率信息、脉冲信息、信号检测的粗故障信息以及这些信息的相应编码信息等功能。装备控制系统自激励模块主要实现单片机系统对装备上控制系统的信号自激励，同时也可以使地面计算机通过通讯电缆实现地面对装备的自激励控制。RS232/485接口模块可以实现上位机与PC机通讯。自检模块主要是实现系统的自检功能，在设计上是使ADuC812的DA/AD通道形成回路，多余的DI/DO通道形成回路，从而对终端的模拟通道和数字通道的工作能力进行自测试。DS12C887时钟芯片主要是给系统提供标准时间基准，对存储到Flash中的数据添加时间项，对PCM信息流传输的数据提供时间戳。本系统微处理器模块选用ADI公司的ADuC812单片机(高性能的8通道5ms转换时间、12位A/D转换器、2个12位DAC，10.5kB的闪存E2PROM，具有3个16位计数/定时器和32条可编程I/O接口的8051/8052微控制器，256字节的SRAM)[4]。

　　BIT系统硬件设计

　　BIT系统能完成模拟电压、逻辑信号、频率和时间的测量。

　　模拟电压信号分压

　　由于装备控制系统的模拟量电压范围为±120V，因此将每一路模拟信号输入到A/D转换通道之前，为了减少转换误差，希望送来的模拟信号在A/D转换输入的允许范围内尽可能大，这就要求对采集到的信号的幅值进行必要的调整，对信号进行滤波、降压等信号调理，选择合适的放大倍数，使信号进入模数转换之前的电压符合A/D转换器的要求。

　　模拟电压信号调理模块是一个多路范围为±120V电压信号的调理模块,用以将其外部输入的不同幅值的电压信号调整到0～5V范围内，以保证A/D转换精度。通常要用分压网络分压，电路如图2所示。

　　分压网络的电压衰减量为输出电压与输入电压之比，也等于R1C1的并联阻抗Z1与R2C2的并联阻抗的分压比。分压网络的分压比为：

　　只要分压网络元件参数满足R1C1=R2C2的关系，分布电容的影响就可不予考虑。因此输入到A/D转换器件的电压值为：

　　为了减小对电源的影响，通常R2和R1的值较大，而A/D的输入阻抗Ri的值并非无穷大，所以实际输入到A/D转换器的电压为：

　　如果A/D的输入阻抗Ri和R2接近，将给测量带来较大误差。解决的方法是在分压网络与A/D间加一射极跟随器，由于射极跟随器的输入阻抗Ri近似无穷，对R2的影响不大，可有效的解决此问题。