IMC - Pomiary z wykorzystaniem imc Studio

IMC Studio jest oprogramowaniem przeznaczonym do zarządzania systemami akwizycji IMC oraz podglądu i wstępnej analizy zarejestrowanych wyników. Oferuje szeroki pakiet funkcjonalności w zarządzaniu jednostką rejestrującą, tworząc scenariusze pomiarowe, wyzwalacze oraz automatycznie eksportując dane i raporty. 

Pomimo zaawansowanych funkcji IMC STUDIO nadal pozostaje intuicyjnym środowiskiem, w ramach którego po kilku kliknięciach myszką przygotujemy nowy kompletny scenariusz pomiarowy. W tym artykule zaprezentujemy jak w prosty sposób rozpocząć eksperyment rejestrując warunków środowiskowych i akustycznych.

Konfiguracja oprogramowania z systemem akwizycji

W ramach pomiaru wykorzystany został system IMC ARGUSfit, będący modułowym rejestratorem przygotowanym do akwizycji sygnałów z wielu czujników analogowych i cyfrowych. Oprogramowanie IMC STUDIO obejmuje jednak wszystkie modele rejestratorów i ich moduły. Końcowa funkcjonalność oprogramowania jest również zależna od rodzaju połączeń dostępnych w jednostce pomiarowej.      

Rys. 1 - moduł akwizycji IMC ARGUSfit 

System posiada szereg modułów pomiarowych w tym: 

• ENC-6 dla ARGUSfit - 6-kanałowy wzmacniacz pomiarowy do sygnałów impulsowych oraz inkrementalnych czujników enkoderowych.
• DI-16 dla ARGUSfit - 16-kanałowy moduł wejść cyfrowych.
• T-10 dla imc ARGUSfit - 10-kanałowy wzmacniacz do pomiaru temperatury za pomocą termopar.
• B-4 dla imc ARGUSfit - uniwersalny, izolowany wzmacniacz mostkowy i tensometryczny z zasilaniem czujników.
• UTI-6 dla imc ARGUSfit - 6-kanałowy uniwersalny wzmacniacz napięciowy z zasilaniem czujników; obsługuje pomiar napięcia, prądu (20 mA), temperatury (RTD) oraz rezystancji (NTC).
• ICPU-6 dla imc ARGUSfit - 6-kanałowy wzmacniacz o częstotliwości próbkowania do 500 kS/s, przeznaczony dla napięcia oraz czujników IEPE i mikrofonów.
• Interfejs CAN FD dla imc ARGUSfit - elastyczny, zatrzaskowy moduł interfejsu komunikacyjnego.

Konfiguracja i wybór systemu akwizycji

Praca z oprogramowaniem IMC STUDIO rozpoczyna się od stworzenia nowego eksperymentu i wyboru urządzenia, które będzie używane w trakcie testów. Raz zdefiniowane urządzenie nie wymaga ponownego parowania, zostanie ono zapisane w projekcie. 

Rys.2 panel wyboru urządzenia, po połączeniu go ze stworzonym eksperymentem “Sekcja Device” control pokaże “Start” umożliwiając rozpoczęcie pomiarów.

Definiowanie kanałów pomiarowych i ich ustawienia

Po wybraniu karty “Analog channels” wejdziemy w okno zawierające wszystkie kanały pomiarowe dostępne w rejestratorze. W tym przypadku wykorzystany został moduł UTI-6 z 6 uniwersalnymi kanałami wejściowymi oraz ICPU-6 z 6 kanałami oferującymi zasilacze CCP/IEPE do podłączenia mikrofonów i akcelerometrów pomiarowych.

Rys. 3 - Do moduły podłączone zostały 4 czujniki. Do modułu UTI podłączono rejestrator temperatury i wilgotności HD4917. Kanał 1 odpowiadał pomiarom wilgotności, kanał 2 pomiarom temperatury. Do modułu ICPU-6 podłączony został mikrofon pomiarowy prepolaryzowany (kanał 1) i akcelerometr.

Konfiguracja czujników z zasilaniem CCP/IEPE

Konfiguracja modułu ICPU-6 wymaga najczęściej włączenia zasilania  IEPE w zakładce “Coupling”. Moduł został dostosowany do rejestracji sygnałów napięciowych, zasilając czujniki prądem 4 mA. 

Rys. 4 - Ustawienia modułu ICPU-6, poprzez wskazanie zasilania IEPE dla mikrofonu pomiarowego. W ramach ustawień dostępne jest również zdefiniowanie zakresu pomiarowego.

Drugim krokiem jest wskazania jednostki rejestrowanej przez czujnik i określenie jego czułości. W przypadku czujników jak mikrofony, czy akceleroemtry, najczęściej wskazuj się jedną wartość czułości informującą i wartości napięcia sygnału skorelowanej w tym przypadku do Pa

Rys. 5 - Ustawienia mikrofonu pomiarowego o czułości 15mV na Pa. Zakres pomiarowy został ustawiony na 3 Pa. Użytkownik może zdefiniować dowolną jednostkę.

Konfigurowanie czujników w modułach uniwersalnych UTI-6

Moduł UTI-6 jest uniwersalnym modułem dedykowanym czujnikom analogowym. W tym zakresie dostępne tryby pracy odpowiadające typowi sygnału. Moduł obsługuje sygnał napięciowy, prądowy, rezystancyjny czy sondy temperaturowe typu PT100 i PT1000. 

Rys. 6 - ustawienia modułu UTI-6

Połączenie odbywa się za pomocą 7 pinowych złączy LEMO. Finalne połączenie definiowane jest przez typ podawanego sygnału i rodzaju czujnika. Różne kombinacje podłączeń opisane zostały w instrukcji obsługi modułu UTI-6.

Rys. 7 - Wykorzystany rejestrator Senseca HD4917 posiada czujnik temperatury oraz wilgotności. Sygnał wyjściowy oraz zasilanie jednostki zostało podane przez wyjście prądowe 4-20mA. Podłączenie zostało wykonane zgodnie z schematem.

Po wybraniu typu rejestrowanego sygnału moduł pozwala również na określenie zasilania modułu.

Rys. 8 - Ustawienie typu sygnału i zasilania dla rejestratora temperatury i wilgotności HD4917.

W przypadku czujników 4-20mA kalibracja systemu odbywa się na podstawie wskazania granicznych wartości zakresu. W tym przypadku wykorzystywane jest drugie dwupunktowe okno kalibracji, w którym określa się odpowiednio wartość prądu i odpowiadającą mu wartość wcześniej zdefiniowanej jednostki. 

Rys. 9 - kalibracja czujników. W tym przypadku kalibracja obejmuje czujnik wilgotności rejestrowanej w %. Zakres pomiarowy obejmuje od 0% do 100% wilgotności dlatego przypisane zostały im odpowiednie wartości w mA. 

Zapis rejestrowanych danych

Urządzenie IMC ARGUSfit pozwala na dwie formy zapisu rejestrowanych danych. Pierwszy obejmuje standardowy zapis na podłączonym komputerze, a drugi ma karcie SD umieszczonej w rejestratorze. Taki system pozwala używać rejestrator IMC samodzielnie i wykonywać pomiary bez podłączonego komputera.

Rys. 10 - widok pozwala zarządzać gdzie zapisane zostaną wyniki i jaki okres akwizycji będzie zapisany w buforze, a następnie wyświetlany na diagramach. W trybie tym możemy zdefiniować zarówno, czy dane mają zostać zapisane na karcie SD włożonej do urządzenia, oraz komputerze. Dodatkowo definiujemy format danych oraz jaki wycinek wyników ma być prezentowany na wykresach. Może być to określony przedział czasu np. ostatnia minuta lub dane zarejestrowane od początku.  

Prezentacja rejestrowanych parametrów

Po wykonaniu wstępnych ustawień i zapisaniu ich na urządzeniu, możliwe jest przejście do panelu pomiarowego, w którym prezentowane są rejestrowane parametry i zapisane pomiary. Okno to pozwala na szereg indywidualnych ustawień i wykresów obejmujących raportowanie i podgląd wyników. W tym artykule skupimy się jednak na podstawowej prezentacji wyników.  

W głównej części modułu znajduje się panel służący do prezentacji pomiarów. Umożliwia tworzenie wykresów, tabel, czy import zdjęć. W prawej części znajduje się okno zawierające historię pomiarów oraz dostęp do kanałów pomiarowych. implementacja kanału pomiarowego działa na zasadzie drag-and-drop, automatycznie dopasowując odpowiedni wykres.

Same wykresy mogą być dokładnie zaprojektowane, wykorzystując kilka parametrów na jednym wykresie, dwie osie y na jednej osi x lub dwa osobne wykresy w ramach jednego. 

Rys. 11 - Okno prezentuję rejestrowane wartości temperatury i wilgotności w czasie. Oprócz wartości na wykresach wstawione zostały chwilowe wartości liczbowe.

Dzięki funkcjonalności Online Famous wbudowanej w IMC STUDIO, możliwa jest wstępna analiza rejestrowanego sygnału, matematycznie przekształcając go do wybranej formy. Do wyboru dostępny jest szereg funkcji matematycznych od prostych uśrednień przez filtrowanie sygnału, jego transformatę Fouriera czy analizę statystyczną. Każda z funkcji tworzy wirtualny kanał pomiarowy pozwalający na przedstawienie w formie wykresu, czy wartości stabelaryzowanej. Wirtualne kanały mogą być poddawane kolejnej analizie jeśli zależy nam na obserwacji złożonego wyniku.   

Rys. 12 - Funkcje matematyczne dostępne w tworzeniu pre-analizy sygnału.

Rys.13 - W przypadku eksperymentu, sygnał z mikrofonu został poddany Transformacie Fouriera, a następnie przefiltrowany przez krzywą ważoną A, tak by móc w czasie rzeczywistym obserwować widmo sygnału. Moduł nie wymaga umiejętności programowania, po wybraniu funkcji pojawia się okno, w którym wybierane są niezbędne parametry.

Rys. 14 - W górnej części panelu znajduje się wykres zmian ciśnienia w czasie odpowiadający rejestrowanym parametrom. W dolnej części znajduje się wykres widma sygnału uzyskany dzięki opcji Online FAMOS. Oba widoki odświeżane są w czasie rzeczywistym.

Programy oferowane przez IMC

• IMC Studio - oprogramowanie przeznaczone do zarządzania systemami akwizycji i wstępnej analizy danych wraz z eksportem i raportowaniem wyników.
• IMC FAMOS - niezależne środowisko dedykowane analizie danych, pozwalające synchronizować dane pochodzące z różnych platform i mierników.  
• IMC WAVE - oprogramowanie ukierunkowane na analizę rejestrację i analizę wyników z zakresu akustyki, wibroakustyki, rotacji i testów strukturalnych 
• IMC Sensor -  środowisko do zarządzania bazą czujników
• IMC Link - program dedykowany zarządzaniu telemetrycznymi pomiarami, w których czujnik łączy się bezprzewodowo z jednostką rejestrującą