advantech Giải pháp thu thập dữ liệu với IPC siêu nhỏ gọn cho hệ thống cảm biến nhiệt độ phân tán

Yêu cầu hệ thống

Hệ thống DTS của công ty bao gồm một máy chủ DTS, cáp quang cảm biến nhiệt độ, phần mềm đo lường và các sản phẩm liên quan. Thông tin phân bố nhiệt độ không gian thu được bằng cách sử dụng hiệu ứng Raman của ánh sáng truyền trong sợi quang và máy đo độ phản xạ miền thời gian quang (OTDR). Do máy chủ DTS gốc của công ty, máy tính cá nhân được trang bị DAQ không đủ tốc độ và độ phân giải, công ty muốn thay thế phần cứng này bằng máy tính hiệu năng cao và số hóa tốc độ cao để cải thiện độ chính xác và hệ thống thu thập dữ liệu. Tuy nhiên, giải pháp phần cứng mới cần phải cung cấp hiệu suất hoạt động cao với một chi phí tối ưu. Cụ thể, bộ số hóa cần hỗ trợ tốc độ lấy mẫu không dưới 100MSPS, độ phân giải 16 bit, lấy mẫu analog đồng thời, truyền dữ liệu qua truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA) để xử lý nhanh hơn và bộ nhớ trên bo mạch lớn để đảm bảo hiệu quả. Về máy tính, khách hàng yêu cầu một hệ thống được trang bị bộ xử lý hiệu suất cao, nhiều khe cắm PCIe và thiết bị lưu trữ với tốc độ đọc và ghi nhanh, cũng như bảo vệ phù hợp để có khả năng hoạt động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.

Mô tả hệ thống

Giải pháp DAQ từ Advantech bao gồm máy tính công nghiệp siêu nhỏ IPC-220 và bộ số hóa PCIE-1840. Đặc trưng bởi dải hoạt động rộng và tốc độ lấy mẫu cao, hệ thống này cực kỳ phù hợp để sử dụng làm máy chủ cảm biến nhiệt độ sợi quang cho phép hệ thống DTS thu được tín hiệu tần số cao. Với sự tích hợp hoàn hảo hai sản phẩm, hệ thống DAQ có khả năng kích hoạt bộ điều biến quang âm (AOM) điều khiển các tia laser để gửi xung laser có độ rộng được cài đặt tới bộ phát và sau đó đến cáp quang, đồng thời nhận tín hiệu tán xạ ngược của nguồn xung laser từ đầu dò ảnh. Sau khi xử lý trên máy tính chủ, tín hiệu hiển thị phân phối nhiệt độ cho toàn bộ cáp cảm biến nhiệt độ.

Bộ số hóa PCIE-1840 là thành phần quan trọng nhất của giải pháp bởi vì giải pháp phần cứng này đồng thời kích hoạt việc truyền xung laser trong khi vẫn nhận được tín hiệu tán xạ ngược. Bộ số hóa này, với tốc độ lấy mẫu lên tới 125 MSPS, độ phân giải 16 bit và bốn kênh đầu vào analog đồng thời, cho phép thu thập dữ liệu chính xác và nhanh chóng. Hơn nữa, việc bao gồm 2 GB bộ nhớ tích hợp sẵn trên bo mạch đáp ứng các yêu cầu cho việc truyền dữ liệu tốc độ cao. Truyền dữ liệu thông qua DMA độc lập với CPU giúp tăng tốc độ truyền chung và giảm tải CPU. Để tăng tốc hơn nữa việc truyền dữ liệu DMA, Advantech đã điều chỉnh trình điều khiển cho dự án này bằng cách tăng tốc độ truyền hơn mười lần. Ngoài ra, do cường độ của chùm tia laser được xác định bởi độ rộng của xung laser, nên Advantech đã tùy chỉnh bảng PCIE-1840 với mảng cổng có thể lập trình trường (FPGA) để hỗ trợ người dùng cài đặt độ rộng xung.