IMP分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

IMP是Isolated Measurement Pods（分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）的簡稱縮寫，是英國ZEEFAX（原英國輸力強(qiáng)Solartron）在全球應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于ZEEFAX IMP3595數(shù)據(jù)采集器（俗稱IMP數(shù)據(jù)采集板）為核心而搭建，由于具有測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、安裝靈活、使用方便等特點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于直流電壓、直流電流、溫度（熱電偶、熱電阻、溫度變送器）、壓力（壓力開關(guān)、壓力變送器）、應(yīng)變（應(yīng)變片、應(yīng)變花）、頻率、計數(shù)、事件及狀態(tài)等方面的精確測量。

IMP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般是由計算機(jī)、采集儀、采集板和現(xiàn)場儀表組成。系統(tǒng)具備以下特點(diǎn)：

分布式測量

? 測量設(shè)備可布置在被測點(diǎn)附近，降低了外部干擾的影響；

? 減少了測量導(dǎo)線，降低了測量成本，并且方便接線工作；

? 系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，組網(wǎng)便捷，不僅可滿足多測點(diǎn)試驗(yàn)（比如不少于400測點(diǎn)），而且也可滿足少測點(diǎn)（比如不多于10測點(diǎn)）試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集要求，使用簡單便捷；

? 可擴(kuò)展模塊數(shù)為200塊（2000通道），模塊間的擴(kuò)展距離不小于100m；

? 在僅增加采集卡的基礎(chǔ)上，可根據(jù)需要組成多個測量系統(tǒng)，同時完成多個試驗(yàn)工作，方便快捷；

? S-net網(wǎng)絡(luò)通訊特點(diǎn)，數(shù)據(jù)通訊和饋電在一根電纜上，可以節(jié)省大量的工程電纜。也更好的保證數(shù)據(jù)不受前端電源引入的干擾而受到影響。

采集精度高

? IMP中使用了16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有較高的測量精度。以直流電壓測量為例，其測量范圍可以從1μV到120V，精度可達(dá)0.01％×讀數(shù)±0.01％×滿量程，這在國內(nèi)現(xiàn)有的A／D板中還是少見的。

抗干擾性能

? 采用雙積分A/D采樣技術(shù)，具有硬件結(jié)構(gòu)上的抗干擾能力；

? 獨(dú)特雙恒流源技術(shù)，極大地消除平衡和靈敏度控制帶來的干擾；

? 系統(tǒng)每個通道均相互獨(dú)立，可以通過軟件設(shè)置采集信號類型；

? 共模抑制比大于140db；

? 串模抑制比大于60db；

? 采集通道之間要有承受過壓500V的能力；

? 過載保護(hù)電壓(連續(xù))為50V。

獨(dú)特的溫度、應(yīng)變測量

? IMP在進(jìn)行溫度測量時，可以直接接入熱電偶或熱電阻信號，IMP內(nèi)部裝有熱敏元件自動進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償。IMP通過采集崐轉(zhuǎn)換和非線性處理，直接向計算機(jī)傳送被測溫度值，這樣避免了過去采用溫度信號放大器或變送器而造成的漂移、校正以及冷端補(bǔ)償?shù)纫幌盗袉栴}，使得溫度測量簡單方便，準(zhǔn)確可靠，并可節(jié)省中間變送或放大環(huán)節(jié)的投資。

? IMP在進(jìn)行應(yīng)變測量時，可采用1/2橋、1/4橋、全橋和三線四種連接方式，測量范圍為0～100000微應(yīng)變，激勵電流有四種：0.8mA、4mA、1.6mA和8mA?？朔顺Ｒ?guī)電壓平衡法中由于橋源引線電阻變化所造成的測量誤差，適于引線較長時的應(yīng)變測量。

其他方面特點(diǎn)

? 平均無故障時間符合MIL217E標(biāo)準(zhǔn)，為106,000小時；

? 系統(tǒng)工作環(huán)境滿足IP55標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的條件；

? 采集設(shè)備具有接線方便、體積小、抗干擾、抗沖擊等特點(diǎn)；

? 響應(yīng)時間20ms； 

? 環(huán)境溫度限制-20 ℃～+85℃。

IMP3595 1C數(shù)據(jù)采集器

英國進(jìn)口ZEEFAX（原英國輸力強(qiáng)Solartron）IMP數(shù)據(jù)采集器：IMP35951C采用分布式測量、采集精度高、抗干擾性能強(qiáng)、S-NET通訊、獨(dú)特的溫度和壓力測量。                                           

35951C數(shù)據(jù)采集板一般常用于直流電壓測量、直流電流測量和熱電偶溫度測量。其內(nèi)部采用密封式干簧管進(jìn)行掃描切換，這樣就使其在抗干擾方面的性能大大提高。35951C板輸入端的共模干擾電壓可以允許有500V，為現(xiàn)場環(huán)境較差的應(yīng)用場合(如干擾嚴(yán)重的發(fā)電廠)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集提供了很大方便。35951C的測量電壓為12V。三個輸入端中的一端為高端(信號正端)；一個為低端(信號負(fù)端)；另一個為保護(hù)端，用于克服共模干擾。

1、 性能指標(biāo) 

35951C IMP板各項(xiàng)性能指標(biāo)

通道數(shù) 20

通道切換方式 舌簧管繼電器，三端輸入

舌簧管繼電器壽命 >1 0000 0000次操作

測量信號 ±12V

輸入電壓 ±14V

過載保護(hù)電壓(連續(xù)) 50V

通道間隔離電壓 200V

IMP板間共模電壓 500V

平均無故障時間(MIL217E計算) 64,000h(IMP) 69,000h(IMC)

直流電壓測量(不帶可選連接器) 0～±12V

直流電流測量(默認(rèn)取樣電阻為100Ω) 0～20mA

可測熱電偶的類型 B，E，J，K，N，T，R，S

熱電偶開路檢測 可編程

重量 5Kg以下

2、抗干擾度 

35951C IMP板抗干擾能力

干擾類型 積分時間20ms/16.67ms 積分時間5ms/4.17ms/1.25ms/1.04ms

普通模式時

50或60Hz±0.1% ＞60dB ＞0dB

共模干擾時

直流

50或60Hz±0.1%

＞140dB

＞140dB

＞80dB

3、直流電壓測量 

測量范圍為0～12V，分辨率為1μV，可選自動量程或指定量程，其測量指標(biāo)如下表所列。如果接35953D(降壓連接器)，那么要外加“100μV+0.04%讀數(shù)”的誤差。

直流電壓測量指標(biāo)(積分時間20ms/16.67ms)

量程 滿刻度 靈敏度 測量誤差范圍

20mV 22.000 1μV ±[0.02%讀數(shù)＋5μV]

200mV 220.000 10μV ±[0.02%讀數(shù)＋0.01%滿刻度]

2V 2.2000 100μV ±[0.01%讀數(shù)＋0.01%滿刻度]

12V 12.000 1mV ±[0.05%讀數(shù)＋0.01%滿刻度]

4、直流電流測量 

進(jìn)行直流電流測量時要求在連接器內(nèi)輸入端并接適當(dāng)?shù)娜与娮?，如其阻值不等?00Ω，則測量出的電流值應(yīng)在主機(jī)內(nèi)進(jìn)行換算，其換算關(guān)系如下：

(ma)

直流電流測量指標(biāo)

量程(取樣電阻為100Ω) 0～20ｍＡ

靈敏度(取樣電阻為100Ω) 10ｎＡ

測量誤差 直流電壓測量誤差＋取樣電阻誤差＋泄漏電流誤差

5、獨(dú)特的溫度測量 

可直接接入B、E、J、K、N、T、R、S八種類型的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶信號，其內(nèi)部固化程序按照IEC 584標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行線性化處理和單位換算，可選擇內(nèi)部自動溫度補(bǔ)償和外部標(biāo)準(zhǔn)冷端溫度補(bǔ)償，還可進(jìn)行熱電偶斷線等故障檢查。采用IMP內(nèi)部熱敏電阻測量環(huán)境溫度作為冷端補(bǔ)償時，實(shí)測溫度誤差小于0.4℃(-15～+60℃)。

IMP3595 1B數(shù)據(jù)采集器

英國進(jìn)口ZEEFAX（原英國輸力強(qiáng)Solartron）IMP數(shù)據(jù)采集器：35951B采用分布式測量、采集精度高、抗干擾性能強(qiáng)、S-NET通訊、獨(dú)特的應(yīng)力應(yīng)變測量。

35951B采集板板亦為固態(tài)開關(guān)模擬量輸入通道，允許輸入信號為+-2V，輸入端的允許共模電壓為14V。它具有6端輸入，通過內(nèi)部恒流源橋路可直接測量電阻值和應(yīng)變。

35951B的連接器中有三個端子提供IMP內(nèi)部的雙恒流源，采用雙恒流源技術(shù)，省去了通常在應(yīng)變測量中所必須的平衡和靈敏度控制，也無須專門的電壓調(diào)節(jié)。此外，雙恒流源測量優(yōu)點(diǎn)在于克服了常規(guī)電壓平衡法中由于橋源引線電阻變化所造成的測量誤差，適于引線較長時的應(yīng)變測量。此外，雙恒流源允許采用三線制，這種方式尤其對于鉑電阻的輸出引線很長時極為方便，既能克服長線引入的誤差又能節(jié)省電纜費(fèi)用。

1、性能指標(biāo)

35951B板的10路輸入通道也可分別接入不同類型的被測信號，只須通過軟件對其各通道進(jìn)行設(shè)定即可。

通道數(shù) 10

通道切換方式 固態(tài)繼電器，六端輸入

輸入阻抗 >10GΩ

直流電壓測量 0~±2V

電阻測量（3端或4端） 0~±2.5KΩ

熱電阻測量（3端或4端） PT100

應(yīng)變測量 1/4橋、半橋、全橋

輸入電壓 ±14V

過載保護(hù)電壓(連續(xù)) 50V

通道間隔離電壓 200V

IMP板間共模電壓 500V

平均無故障時間(MIL217E計算) 106,000h(IMP)

A/D轉(zhuǎn)換分辨率 16位

2、直流電壓測量

測量范圍為0～2V，分辨率為1μV，可選自動量程或指定量程，其測量指標(biāo)如下表所列。如果接35953D(降壓連接器)，那么要外加“100μV+0.04%讀數(shù)”的誤差。

直流電壓測量指標(biāo)(積分時間20ms/16.67ms)

量程 滿刻度 靈敏度 測量誤差范圍

20mV 22.000 1μV ±【0.02%讀數(shù)＋5μV】

200mV 220.000 10μV ±【0.02%讀數(shù)＋0.01%滿刻度】

2V 2.2000 100μV ±【0.01%讀數(shù)＋0.01%滿刻度】

3、電阻測量及鉑電阻測量

電阻值的測量范圍在0—2.5kΩ,靈敏度為1.25mΩ，測量結(jié)果直接以真歐姆值返回主機(jī)其指標(biāo)參見如下：

電阻測量及鉑電阻（100Ω測溫）

量程 靈敏度 測量誤差范圍

25Ω

250Ω

205kΩ 1.25mΩ

12.5mΩ

0.125Ω +-【0.03%+6mΩ】

+-【0.03%讀數(shù)+0.01%滿刻度】

+-【0.02%讀數(shù)+0.01%滿刻度】

-200—490℃

490—600℃ 0.1℃

0.1℃ <0.4℃

<1.2℃

4、獨(dú)特的應(yīng)變測量 

使用35951B板的內(nèi)部橋路進(jìn)行應(yīng)變測量時，可采用1/2橋，1/4橋，全橋和三線四種連接方式，測量范圍為0-10000微應(yīng)變，激勵電流有四種：0.8 mA,4mA,1.6mA和8mA。測試指標(biāo)如表2所示，其中重復(fù)性指標(biāo)是指采用120Ω應(yīng)變片，應(yīng)變系數(shù)為2時，在溫度不變條件下的測量重復(fù)性。

應(yīng)變測試指標(biāo)

橋路類型 靈敏度ue 測量誤差范圍 重復(fù)性ue

1/4橋（4mA電流單應(yīng)變片） 1.0 +-【0.06%讀數(shù)+14με】 10

1/2橋（4mA電流單應(yīng)變片） 1.0 +-【0.06%讀數(shù)+8με】 4

全橋（8mA電流雙應(yīng)變片） 1.0 +-【0.06%讀數(shù)+6με】 2

IMP3595數(shù)據(jù)采集器常用作直流電壓測量、直流電流測量、熱電偶測量、熱電阻測量、為應(yīng)變測量等，是實(shí)驗(yàn)室精確測量測試的精密儀器，廣泛應(yīng)用于壓力、溫度、液位、流量、應(yīng)變等各個環(huán)節(jié)，與一次儀表傳感器、變送器等組成實(shí)驗(yàn)（試驗(yàn)）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，更適合于測點(diǎn)分散的分布式測量。