传感器遥测系统

传感器遥测系统

MANNER传感器遥测系统

MANNER Sensortelemetrie 专注于工业应用的非接触式传感器信号数据传输，我们为旋转或其他运动部件提供非接触式双向数据传输的解决方案。

传感器遥测说明

传感器遥测是通过调制解调器实现的运动部件（特别是轴类件）与静止点之间的非接触式的双向信号传输及能量传输技术。

MANNER系统的优点

由于采用了专利的吸收调制（absorption modulation）传输技术，MANNER的系统可以用于极高的EMC负荷下。甚至在GTO控制的50MW或更高功率的大型电机上，也不会对信号产生干扰。

MANNER系统的组成

　　系统由如下几部分组成：
　　1. 传感器信号放大器
　　2. 多通道技术
　　3. 传感器
　　4. 不同传输形式
　　5. 接收器
　　6. 远程控制RMC
　　7. 无线电传输遥测系统

MANNER系统的应用

　　MANNER系统的应用如下：
　　1. 汽车驱动系统应用
　　2. 汽车发动机相关应用
　　3. 航空、转子测试台、涡轮测试应用
　　4. 地质钻探应用
　　5. 工业应用
　　6. 防爆典型应用
　　7. 火车应用
　　8. 风能应用

Manner还提供扭距遥测系统，包括：

高速扭距遥测系统

应用：
　- F1方程式赛车
　- 燃气涡轮
　- 直升机测试台
　- 喷气涡轮

技术参数：
　　扭矩范围： 200, 500, 1000, 2000, 3000Nm
　　速度： 0-36,000rpm

迷你版扭矩遥测系统

应用：
　- 测试台
　- 载荷监测
　- 螺母扳手
技术参数：
　　扭矩范围： 1, 5, 10, 20, 50Nm
　　速度： 0-30,000rpm （可选10,000rpm）

传感器遥测系统 - 系统优点

由于采用了专利的吸收调制（absorption modulation）传输技术，MANNER的系统可以用于极高的EMC负荷下。甚至在GTO控制的50MW或更高功率的大型电机上，也不会对信号产生干扰。

对信号传输的连续监测可以保证用户获得极高的数据可靠性。不正确的天线安装、错误的传感器、能量供应不足或失效的电缆都可以被立刻检测到并显示出来。

MANNER系统是开发用于苛刻的环境条件下，系统采用了结实的焊针、壳体（不透油）和极大的加速度稳定性（最大120,000g）。可以根据IP67保护级别进行供货。

技术优点一览：

　- 温度稳定的转子电子（传感器信号放大器），可承受最高环境温度达180℃
　- 迷你型转子电子，小尺寸（最小7x25x6mm），低重量（最小2g）
　- 极高的抗干扰性，由于采用了专利的传感器遥测技术
　- 加速度稳定性达120,000g，速度稳定性达100,000rpm
　- RMC技术（remote-controlled 远程控制、在线调节测量放大器、放大率和零点，16 bit分辨率），在转子上自动调零
　- 频率调制（FM）和脉冲码调制（PCM）传输技术
　- 在转子上完成数字化
　- 最高采样率达400k采样率每通道每秒（同步传输52个测量通道）
　- 采用Flex柔性技术，传感器信号放大器可以做成任意的几何形状，因此可以安装在非常不理想的安装空间里。

传感器遥测系统 - 系统说明

传感器遥测是通过调制解调器实现的运动部件（特别是轴类件）与静止点之间的非接触式的双向信号传输及能量传输技术。

MANNER Sensortelemetrie 专注于工业应用的非接触式传感器信号数据传输，我们为旋转或其他运动部件提供非接触式双向数据传输的解决方案。

为提供此类解决方案，我们开发、生产并提供以下产品：
　- 单通道或多通道遥测系统，具有最高的采样率（>400k 采样）和模块化设计
　- 定制遥测系统，用于用户的特殊应用
　- 定制的旋转扭矩传感器，用于测试台和工业应用
　- 基于OEM的，低成本的扭矩传感器
　- 低成本的，用于系列化生产的传输系统

传感器遥测系统 - 系统组成

系统由如下几部分组成：

1.传感器信号放大器

2. 多通道技术

　- FM或技数字技术
　- 高分辨率（最高16bits）
　- 同步传输最多100个测量通道（采样率200k采样/秒/通道）
　- 最高采样率400k采样/秒/通道
　- 最大总数据率200Mbit/sec
　- 外部同步采样
　- 采用数字多路技术，没有串扰
　- 可选扫描器操作――最多可达1000个通道
　- 高温稳定性，达180℃
　- 加速度稳定性，达100,000g
　- 集成数据存储CRC
　- 测量范围的远程调节
　- 模拟化设计（分布式排布，总线技术）

3.传感器

MANNER传感器遥测系统的主要优点是配备了高质量的传感器信号放大器。有了这些放大器，即使是最小的毫伏范围（ 0.05mV/V）的传感器信号也能被正确处理。对于放大率和零点，输入测量放大器能被自由地电子调节，用户不需要另外的前置放大器。

所有市场上的没有集成测量放大器的传感器都可以直接连接，这可以节省旋转系统的能量，从而降低成本。

所有标准的传感器放大器能够直接处理所有应变片桥路模块或输出为电压或电流的传感器，同时也可以处理PT100和热电偶

对于ICP、压电、μ-ε-和LVDT传感器，可以提供特殊的速度和温度稳定输入模块，并集成在传感器信号放大器内。

通常，对主动式传感器的电源供应也由传感器遥测系统完成。

4.不同传输形式

5.接收器

由于遥测系统只是整个测量记录系统的一部分，所在无缝地集成非常重要。

MANNER系统标准配置：
　- 模拟输出接口：电压0到±10V 或0到±5V 或电流0(4)到20mA
　- 对FM系统，可选10kHz频率接口，TTL水平
　- 对数字遥测系统，将数字遥测值转换成模拟信号，再在测量系统中转换为数字信号是没有意义的。这也是为什么数字接口变得越来越重要的原因。
　　MANNER系统可以提供以下数字接口：
　- USB串口
　- CAN串口
　- RS232串口
　- 高速16bit并口（最大30Mbyte/sec）

MGC 插卡

对于单通道系统，MANNER提供针对Hottinger MGC的插卡，允许用户直接将遥测通道与Hottinger 检测系统相连。

6. 远程控制RMC

MANNER Sensortelemetrie将远程控制的测量范围选择引入产品中，测量范围选择对单通道和多通道都适用。由于连续不断的开发，现在已经可以设置数字系统为16bit分辨率，零点和放大率在传感器信号放大器上几乎是无限的。换言之，所有调节是在转子上在线对输入放大器进行的。设置范围，对灵敏度为0.05mV/V和20mV/V之间，对零点为0到2.5mV/V之间。数据传输通过双向遥测线进行。

显著优点：
　- 很短的执行时间
　- 没有焊点电阻
　- 无限的在线测量范围选择和零点调节，无需在机械上接触转子
　- 标准化的传感器信号放大器输出信号，不同的传感器信号放大器可以通过一个测试器进行操作，而没有标定损失。
　- 无误差测，通过物理参数的直接输入（扭矩、力）
　- 通过系列号识别，检测电子放大器
　　RMC技术 （不仅是）舒适的感觉

在很多情况下，所期望的信号值只能在有限的范围的内进行估计。例如，在齿轮上安装需要需要很多的安装工作很高的测试台费用。如果没有RMC功能，不正确的测量范围选择，就意味着齿轮密封的放大必须被再次打开，转子电子必须被重新调节―― 一项费时费力的工作，然后所有部件必须被重新集成。

RMC技术工作原理

传感器信号放大器有一个可编程放大器，其输入输入偏移和放大率可以数字调整。一个集成的处理器提供必要的数据给放大器，并对通过遥测线传输的数据进行解码。此数据存储在永久的存储器内，因而数据在电源失效或需要再次执行时马上可以使用。调节数据存储在传感器信号放大器内，直至新的数据写入。新的数据在静止端产生。通过一个程序，测量范围和零点（mV/V）可以通过PDA或笔记本电脑以用户友好的方式进行调节。显示当前测量值和自动零点设置是系统的标准技术特点。

通过RMC技术在转子上进行调节

为了优化精度和分辨率，有必要使用遥测通道的整个控制范围。这只有在优化调节测量范围和零点时才可能。由于传感器信号值在试验部分在很大的范围内变化（20μV到100mV），传统的放大率和零点的电阻调节方法极为耗时，特别是信号很小时。另一个问题是电阻安装的速度稳定性问题。

RMC技术在半轴上应用

由于苛刻的测试条件，客车上的半轴必须被封闭，这是一项非常复杂的工作。在生产过程中，标定是最后一步。采用RMC技术，封闭后的轴的设置可以在标定工序进行。平衡电阻的不正确标定成为往事。在启动操作时由于轴的塑性变形引起的零点偏移也可以被很容易地校正。

多通道系统和RMC技术

对一个25通道的传感器信号放大器，每个通道必须被单独调节。由于紧凑型设计的要求和大量的传感器连接导线，焊接测量范围和零点调节电阻是个很大的挑战。即使只有一个通道需要进行改变，也肯定是一个耗时的重新构建测量仪器的过程。采用RMC技术，就不再有这些问题，因为每个通道都可以在任意时刻进行调节－甚至是在测量过程中－通过笔记本电脑进行。

7. 无线电传输遥测系统

在一些应用中，采用无线电遥测系统有其优点，这种方式无需转子感应线圈（系统通过电池供电），根据需要，接收天线可以最远放至50m远。另外的优点是其安装快速。

适合的应用：
　- 在测量范围内进行短期测量（<1天） 　- 车辆上的车轮测量，可以防止弄乱电源线 　- 大型轴的测量（<1m，水泥厂、风电厂） 　- 在负荷下移动量比较大的轴（>50mm，火车驱动）
　- 输送链带的力测量

无线电遥测系统的工作原理

感应式遥测系统通过感应界面工作，而无线电遥测通过无线电进行传输。MANNER的无线电遥测系统是专门根据在所要求的恶劣环境条件下设计开发的。无线电传输易受干扰，多路接收，衰减，EMC和与位置相关的信号归零。采用MANNER专门的数据传输安全协议（CRC），传输错误可以被检测出来并被100%消除，没有必要再随后进行测量值的校正。

天线差异

由于采用两个接收器，天线分别位于不同的位置，和下游差异组合器，在高干扰环境里，接收质量可以提高1000倍。差异组合器从两个接收器信号中选择无错误的数据信号。特别是在大的轴上，信号遮蔽、干扰、多路接收和衰减都受旋转角度影响，采用这种方式就可以几乎无损失地传输测量信号。

采用无线电传输的遥测系统对于短期测量的压路、转炉和水泥厂是有其优点的。与传统的无线电技术不同，天线差异保证了既没有任何干扰，也不会在遮蔽和衰减时损失数据。

采用无线电LAN技术，本地分布的传感器信号放大器的测量信号（如车辆的四个测量轮圈）可以用一个接收器进行检测，并通过CAN接口数字化传输至测量记录系统。

传感器遥测系统 - 系统应用

MANNER系统的应用举例如下：
　　1. 汽车驱动系统应用
　　今天，传感器遥测系统已经成为汽车开发人员设计和优化驱动系统的不可缺少的工具。
　　灵活的静子天线，专用于推进轴和半轴，各种形状都可以实现，对靠近车辆框架或由于集成的屏蔽或自动平衡造成的测量不敏感。
　　在推进轴和半轴用桥式应变片测量扭矩，传感器信号放大器和转子感应线圈被密封起来，以适应严酷条件下的操作（IP67）
　　可拆分式感应发射器，带集成的信号放大器，用于推进或半轴上，安装方便
　　车轮扭矩传感器，用于最严格的要求下，采用了带过载保护的无线电遥测系统。
　　车轮遥测，单通道或多通道无线电发射器，用于刹车片温度测量或半轴扭矩测量
　　输入轴（齿轮输入）扭矩测量，特殊性能：不减弱轴
　　电子系统的安装高度仅2.5mm
　　发动机和齿轮之间动态扭矩的高精度测量，采用改装的柔性盘，精度0.1%，温度范围-30到160℃
　　自动变速箱多盘离合器的温度测量
　　通用轴发射器，用于推进轴，带集成的信号放大器（防水溅）v
　　可拆分式通用轴发射器，带集成的传感器信号放大器和速度测量（特点是快速安装，专门为测试第三方车辆设计）

　　2. 汽车发动机相关应用
　　车辆的心脏是发动机，在传感器遥测系统的帮助下，发动机模块不断得到优化，使发动机功率密度和效率在过去的几年里得到显著提高。
　　采用了遥测系统的连杆上的测量力的多通道动态测量系统Loggtel，内置的数据记录器，可以使在一个活塞冲程内采集的数据在很短的信号接触时间发送完毕，使得这类复杂系统的应用变得非常容易。
　　不同操作工作状态车辆连杆的加速度力（g）的动态多通道测量
　　F1比赛用电机上实时测量
　　高频扭曲和弯曲振动的接触力
　　采用我们的高温技术，现在可以实现发动机点火后任意工作状态在线测量活塞温度。测量放大器具有180℃的温度稳定性。所测量的温度值每一个活塞冲程向外发送一次。发射器元件非常紧凑，只需极小的机械改动就可非常容易地安装在活塞上。
　　非点火操作的阀门遥测系统，用于测量在不同发动机工作状态轴上的动态力。
　　在发动机不同工作状态循环下测量动态链条力，帮助设计链条的张紧轮，减少噪音和磨损。信号带宽0到40kHz，环境温度150℃
　　空调压缩机的扭矩测量，用于确定能量需求和对发动机的反作用。
　　曲轴滑轮的扭矩测量，用来确定辅助系统的能量需求和辅助单元对发动机操作的反作用
　　8通道遥测系统，轴向耦合，实时测量连杆的动态弯曲力矩/扭矩和轴向位移。
　　涡轮增压器的扭矩测量（最大100,000rpm）
　　遥测系统对于优化涡轮增压器是不可缺少的（叶片振动、温度分布）

　　3. 航空、转子测试台、涡轮测试应用
　　在航空领域有大量的应用，而不仅是测试应用。
　　在很多直升机车台和部件试验台，配备了我们的遥测系统，用于测量扭矩、温度和其他载荷参数。
　　我们也提供了基于遥测的直升机旋翼监测系统，用于系列生产。几乎每架德国的直升机都装有MANNER系统。我们能获得此认证，完全是由于我们的产品质量。
　　今天，遥测系统对于空客也是一个重要的工具。遥测系统已经用于空客几个机型的部件测试（A380,A350,A400等）。在这些应用中，大量的系统被安装在非常有限的空间里，但没有任何干扰问题。
　　MANNER公司涡轮遥测系统是其产品系列里的一个亮点，与其他的系统不同，该系统各通道同步。所有测量点（多达100个动态通道，带宽5到50kHz,以及多达300个温度测量通道）都被同步覆盖－与多路技术相比，这是一个显著的优点
　　电机遥测系统，48个动态测量通道，5到50 kHz
　　采用MANNER扭矩测量技术的直升机测试台和直升机主旋翼转子的扭矩测量

　　4. 地质钻探应用
　　现在，在推进器轴上测量机械功率已经是必不可少的的。此测量不仅用来指示功率，也用于优化效率以及监测功能。在此过程中，应变片测量的扭矩通过遥测系统发送出去，是免维护的方式。
　　推进器轴的在线扭矩测量
　　在钻探技术领域，遥测系统也被用于严酷的条件下，用于在线测量钻探力矩（进给力的反作用力），具有显著的优点，即使是在150℃温度下和5000m深也没有问题。

　　5. 工业应用
　　在工业中有很多应用，不论机械动力何时流动起来，只要有旋转轴有地方，就有相关的应用。一个比较重要的因素是MANNER遥测系统提供的免维护机械监控。
　　典型应用：
　- 扭矩监测
　- 自动门关闭损伤的早期检测
　- 齿轮负荷的监测（剩余寿命估计）
　- 大型电机/发电机转子温度的监测
　- 涡轮压缩机的轴功率测量
　- 自动操作轴的拧螺母转矩测量
　　测试台用遥测法兰，用于热电偶和应变片

　　6. 防爆典型应用
　　自动化在化工和采矿行业也变得越来越普通，在这类应用中，一个特殊要求就是防爆部件。MANNER公司的遥测系统符合化工行业Atex标准的II 2G EEx ib IIC T4 等级，采矿行业的 II 3D IP67 T125℃.
　- 速度测量
　- 搅拌机监测
　- 高/低压区域的数据传输
　- 易燃材料的抛光设备
　- 进给率测量（扭矩、压力、温度）

　　7. 火车应用
　　由于火车速度的提高，有必要对大量部件进行优化，遥测系统可以在火车行进过程中实时提供轴的动态载荷数据。也可以在测试台上进行模拟。

　　8. 风能应用
　　单通道和多通道系统也是风电站进行优化的连续监测不可缺少的工具。

扭矩遥测系统 - 高速扭矩遥测系统

应用：
　- F1方程式赛车
　- 燃气涡轮
　- 直升机测试台
　- 喷气涡轮

技术参数：
　　扭矩范围： 200, 500, 1000, 2000, 3000Nm
　　速度： 0-36,000rpm
　　线性度（包括磁滞） 0.1%
　　温度漂移 0.03%/10K
　　轴向长度： 56mm
　　最大静态断裂载荷： 400%
　　刚性： 0.02°（额定）
　　允许的纵向力： 7.5N/Nm（额定）
　　保护级别： IP65
　　信号带宽： 0-1kHz
　　温度范围： -30℃到85℃
　　免维护
　　非接触
　　RPM信号 （可选）
　　型号：MHSP_<范围>_<信号带宽>_0.1_<温度>

扭矩遥测系统 - 迷你版扭矩遥测系统

应用：
　- 测试台
　- 载荷监测
　- 螺母扳手

技术参数：
　　扭矩范围： 1, 5, 10, 20, 50Nm
　　速度： 0-30,000rpm （可选10,000rpm）
　　线性度（包括磁滞） 0.2%
　　温度漂移 0.03%/10K
　　轴向长度： 85mm
　　最大静态断裂载荷： 400%
　　刚性： 0.02°（额定）
　　允许的纵向力： 7.5N/Nm（额定）
　　保护级别： IP65
　　信号带宽： 0-1kHz
　　温度范围： -40℃到85℃
　　免维护
　　非接触
　　惯量很低（取决于范围）
　　RPM信号 （可选）
　　型号：MHSP_<范围>_<信号带宽>_0.1_<温度>