DE3701978A1

DE3701978A1 - Multi-channel signal processing device for a measuring instrument

Info

Publication number: DE3701978A1
Application number: DE19873701978
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Pauli
Original assignee: AMSELEC ELECTRONIC GmbH
Current assignee: AMSELEC ELECTRONIC GmbH
Priority date: 1987-01-23
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1988-08-04

Abstract

A multi-channel measuring instrument has a magazine with wiring for accommodating plug-in modules, namely a power supply, a programming module and a number of measuring-channel modules. During the preparation of the measurement, the individual measuring-channel modules are set, that is to say measuring parameters such as gain, short-time or long-time averaging, cut-off frequencies for filter circuits and the like are set separately for each measuring-channel module via a keyboard of the programming module. So that measuring-channel modules, the special measurement parameters of which are not yet known, can also be used without having to design a completely new device for such future measuring-channel modules, a measurement-parameter output section is provided in each measuring-channel module. The measuring-channel module outputs the measuring parameters to the programming module via this output section so that the user can set the values desired in each case for the individual measuring parameters either manually or via a central computer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrkanal-Signalaufbereitungs vorrichtung für eine Meßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a multi-channel signal processing device for a measuring device according to the preamble of claim 1.

Solche Signalaufbereitungsvorrichtungen in Verbindung mit einem Meßsystem finden Anwendung in unterschiedlichsten Bereichen der Technik. Beispielsweise werden bei der Schall- und Schwingungsanalyse sehr viele Meßkanäle benö tigt, von denen jeder ein Mikrophonsignal zur weiteren Auswertung aufbereitet. Die Mikrophone werden jeweils an einem Signalanschluß eines Meßkanal-Moduls angeschlossen. Vor der Durchführung einer Messung werden die Meßparame ter für jedes Meßkanal-Modul eingestellt. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, an jedem einzelnen Meßkanal-Modul Schalter und Stellknöpfe vorzusehen, um die jeweils ge wünschten Meßparameter einzustellen. In umfangreichen Meß anlagen sind aber mehrere Signalaufbereitungsvorrichtungen mit jeweils mehreren Meßkanal-Modulen über einen Bus zu sammengeschaltet, und somit ist es wünschenswert, auf eine manuelle Einstellung an jedem einzelnen Meßkanal-Mo dul verzichten zu können, um eine Ferneinstellung, zum Beispiel mit Hilfe eines Rechners, vorzunehmen.Such signal conditioning devices in connection with a measuring system are used in the most varied of ways Areas of technology. For example, at Sound and vibration analysis require a large number of measuring channels tends, each of which a microphone signal for further Prepared evaluation. The microphones are turned on connected to a signal connection of a measuring channel module. Before carrying out a measurement, the measurement parameters ter set for each measuring channel module. Basically there is the possibility of each individual measuring channel module Provide switches and control knobs to the respective ge desired measurement parameters. In extensive measurement systems are, however, several signal processing devices with several measuring channel modules each via a bus interconnected, and so it is desirable to a manual setting on each individual measuring channel Mon dul to do without a remote setting to Example with the help of a computer.

Dazu wurde eine Mehrkanal-Signalaufbereitungsvorrichtung entwickelt, bei der die Meßparameter für jedes einzelne Meßkanal-Modul über ein Programmiermodul eingestellt wur de. Das Programmiermodul besaß dazu eine Tastatur. In Kenntnis der speziellen Meßparameter für jedes einzelne Meßkanal-Modul wurden dann die Parameterwerte für jeden Meßkanal über die Tastatur des Programmiermoduls einge geben. Durch Anschluß an einen zentralen Rechner lassen sich die Meßparameter für die einzelnen Meßkanäle auch mit Hilfe eines Rechners einstellen. For this purpose, a multi-channel signal processing device developed in which the measurement parameters for each individual Measuring channel module was set via a programming module de. The programming module had a keyboard for this. In Knowledge of the special measurement parameters for each individual The measuring channel module then became the parameter values for each Measuring channel entered via the keyboard of the programming module give. Leave by connecting to a central computer the measurement parameters for the individual measurement channels set with the help of a calculator.

Voraussetzung für die Einstellung der Meßparameter mit Hilfe des Programmiermoduls ist die genaue Kenntnis der Funktion jedes Meßkanal-Moduls und der dazugehörigen Meßparameter. Die Signalaufbereitungsvorrichtung läßt sich deshalb praktisch nur für solche Meßkanal-Modulen entwickeln, deren Funktion und Meßparameter bereits be kannt sind. Die einstellbaren Meßparameter können in einem Speicher des Programmiermoduls gespeichert sein. Werden neue Meßkanal-Modulen für neue Aufgabenstellungen mit neuen Funktionen und neuen Meßparametern entwickelt, besteht die Möglichkeit, den Speicher (zum Beispiel ein E-PROM) neu zu programmieren. Dies ist aufwendig, insbe sondere dann, wenn die in das Magazin eingesteckten Meß kanal-Modulen häufig für verschiedene Aufgabenstellun gen gewechselt werden. Noch gravierender sind die Fälle, daß neue Aufgabenstellungen mit entsprechend neuen Meß kanal-Modulen einen völligen Umbau der Signalaufberei tungsvorrichtung mit Änderung der Verdrahtung in dem Ma gazin erforderlich machen.Prerequisite for setting the measurement parameters with With the help of the programming module is the exact knowledge of Function of each measuring channel module and the associated one Measurement parameters. The signal processing device leaves therefore practically only for such measuring channel modules develop, their function and measurement parameters already be are known. The adjustable measurement parameters can be in be stored in a memory of the programming module. Become new measuring channel modules for new tasks developed with new functions and new measurement parameters, there is a possibility to use the memory (for example a E-PROM) to be reprogrammed. This is expensive, in particular especially when the measuring plugged into the magazine channel modules often for different tasks be changed. The cases are even more serious that new tasks with corresponding new measurement channel modules a complete modification of the signal processing device with change in wiring to the extent make magazine necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrkanal- Signalaufbereitungsvorrichtung für eine Meßeinrichtung zu schaffen, die das problemlose Einstellen der Meßpara meter für jedes Meßkanal-Modul gestattet, auch wenn die speziellen Eigenschaften eines Meßkanal-Moduls nicht be kannt sind.The invention has for its object to provide a multi-channel Signal processing device for a measuring device to create the hassle-free setting of the measurement para allowed for each measuring channel module, even if the special properties of a measuring channel module not be are known.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the specified in claim 1 Invention solved.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, jedes Meß kanal-Modul in die Lage zu versetzen, dem Programmiermo dul darüber "Auskunft zu erteilen" welche speziellen Funktionen und Eigenschaften es besitzt.The basic idea of the invention lies in each measurement channel module to enable the programming mo dul about "to provide information" which special Functions and properties it possesses.

Bei den oben erläuterten, bekannten Signalaufbereitungs vorrichtungen sind die einzelnen Meßkanal-Modulen zwar ebenfalls mit dem Programmiermodul zum Austausch von Meß parameterdaten verbunden, allerdings nur in so weit, als Meßparameterdaten, die vom Programmiermodul ausgegeben werden, in dem Meßkanal-Modul empfangen werden. Im Gegen satz dazu besitzt in der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedes Meßkanal-Modul einen Meßparameter-Ausgabeabschnitt.In the known signal processing explained above the individual measuring channel modules are devices also with the programming module for exchanging measuring parameter data linked, but only in so far as Measurement parameter data output by the programming module be received in the measuring channel module. In the opposite has set in the device according to the invention each measuring channel module has a measuring parameter output section.

Beim Einstellen der einzelnen Meßkanäle wird über das Programmiermodul manuell oder von einem zentralen Steuer rechner ein Abfragesignal an ein bestimmtes, einzustellen des Meßkanal-Modul gegeben. Ansprechend auf dieses Abfra gesignal liefert das Meßkanal-Modul einen oder mehrere Meßparameterwerte an das Programmiermodul, welches außer einer Tastatur für die Einstellung auch noch eine Anzeige besitzen kann, die den Bediener über die Einstellmöglich keiten des gerade interessierenden Meßkanal-Moduls infor miert.When setting the individual measuring channels, the Programming module manually or from a central control computer to set a query signal to a specific one given the measuring channel module. In response to this query The measuring channel module supplies one or more signals Measurement parameter values to the programming module, which except a keyboard for the setting also a display can possess that the operator can the measuring channel module of interest lubricated.

Beispielsweise kann das Meßkanal-Modul dem Bediener über die Anzeige des Programmiermoduls mitteilen, welche Ein stellmöglichkeiten für die Verstärkung, eine Zeitkon stante bei der Mittelwertbildung, Eckfrequenzen von Fil tern und dergleichen bestehen. Aus den in Frage kommenden Einstellmöglichkeiten wählt der Bediener dann die passen den Werte aus. Durch entsprechende Tastenbetätigung wird der gewünschte Meßparameter in dem betreffenden Meßkanal- Modul eingestellt. Sind sämtliche Meßparameter für ein bestimmtes Meßkanal-Modul eingestellt, erfolgt die Ein stellung des nächsten Meßkanal-Moduls.For example, the measuring channel module can be sent to the operator the display of the programming module tell which on possibilities for reinforcement, a time con constant when averaging, corner frequencies of fil tern and the like exist. From those in question The operator then selects the setting options that fit the values. By pressing the appropriate button the desired measurement parameter in the relevant measurement channel Module set. Are all measurement parameters for a certain measuring channel module is set, the On occurs position of the next measuring channel module.

Innerhalb jedes Meßkanal-Moduls ist erfindungsgemäß ein Meßparameter-Speicher vorgesehen. Beim Entwurf des Moduls für die bestehende Signalaufbereitungsvorrichtung wird in dem Meßparameter-Speicher gespeichert, welche Einstell möglichkeiten das Modul besitzt. According to the invention, there is a within each measuring channel module Measurement parameter memory provided. When designing the module for the existing signal processing device stored in the measurement parameter memory, which settings possibilities the module has.

Die erfindungsgemäße Mehrkanal-Signalaufbereitungsvorrich tung läßt sich also für eine Vielzahl von Meßkanal-Modu len verwenden, unabhängig davon, ob diese Modulen beim Bau der Signalaufbereitungsvorrichtung selbst oder später entwickelt wurden.The multi-channel signal processing device according to the invention device can therefore be used for a large number of measuring channel modules use len regardless of whether these modules are used for Construction of the signal processing device itself or later were developed.

Macht es die Aufgabenstellung erforderlich, eine sehr große Anzahl von Meßsignalen zu verarbeiten, so können mehrere erfindungsgemäße Mehrkanal-Signalaufbereitungs vorrichtungen zu einem Verbund gekoppelt werden. Da es sich bei dem Programmiermodul um ein aufwendiges und mit hin teueres Bauteil handelt, ist in einem solchen Geräte verbund das Programmiermodul nur in einer einzigen Signal aufbereitungsvorrichtung vorhanden, während in den übri gen Vorrichtungen anstelle des Programmiermoduls eine Schnittstelleneinrichtung vorgesehen ist. Das eine Pro grammiermodul ist über einen Standard-Datenbus mit den Schnittstelleneinrichtungen der anderen Signalaufberei tungsvorrichtungen verbunden. Die Schnittstelleneinrich tungen bilden ihrerseits die Verbindung zwischen den Meß kanal-Modulen der anderen Signalaufbereitungsvorrichtun gen und der das Programmiermodul enthaltenden Signalauf bereitungsvorrichtung. Dadurch lassen sich beispielswei se bis zu 128 Meßkanäle in einem einzigen Meßsystem schaf fen, in dem man 16 Mehrkanal-Signalaufbereitungsvorrich tungen mit jeweils 8 Meßkanälen zusammenschaltet.It makes the task very necessary to process large number of measurement signals, so several multi-channel signal processing according to the invention devices are coupled to form a network. Because it the programming module is a complex and complex out expensive component is in such devices connects the programming module in only one signal processing device available, while in the rest devices instead of the programming module Interface device is provided. One pro programming module is connected to the via a standard data bus Interface devices of the other signal processing connected devices. The interface device in turn form the connection between the measurements channel modules of the other signal processing devices gene and the signal containing the programming module preparation device. This allows, for example You can create up to 128 measuring channels in a single measuring system fen in which 16 multi-channel signal conditioning device connections with 8 measuring channels each.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following is an embodiment of the invention explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Mehrkanal-Signalauf bereitungsvorrichtung, Fig. 1 is a front view of a multi-channel signal on preparing device,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Signalaufbereitungs vorrichtung, und Fig. 2 is a block diagram of the signal processing device, and

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Meßkanal-Moduls für die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Signalauf bereitungsvorrichtung. Fig. 3 is a block diagram of a measuring channel module for the signal preparation device shown in Fig. 1 and Fig. 2.

Fig. 1 zeigt als Signalaufbereitungsvorrichtung beispiel haft ein Meßverstärkersystem 1, welches zum Beispiel ein Meßverstärkersystem für die Schall- und Schwingungsanaly se ist. Das Meßverstärkersystem hat demnach die Aufgabe, mehrere Mikrophonsignale so aufzubereiten, daß die Signale für eine Weiterverarbeitung beispielsweise durch einen Rechner geeignet sind. Fig. 1 shows an example as a signal conditioning device, a measuring amplifier system 1 , which is, for example, a measuring amplifier system for the sound and vibration analysis se. The measuring amplifier system therefore has the task of processing a plurality of microphone signals in such a way that the signals are suitable for further processing, for example by a computer.

In einem Gehäuse 2, das im Bereich seiner Rückwand, eine (nicht gezeigte) Verdrahtung enthält, befinden sich je weils als Einsteckeinheiten ausgebildeten Modulen, näm lich eine Stromversorgungseinheit 3, eine Programmierein heit 4 mit einer Anzeige 5 und einer Tastatur 6 und ins gesamt 8 Meßkanal-Modulen 7 a, 7 b....7 h.In a housing 2 , which contains a wiring (not shown) in the area of its rear wall, there are modules each designed as plug-in units, namely a power supply unit 3 , a programming unit 4 with a display 5 and a keyboard 6 and a total of 8 Measuring channel modules 7 a , 7 b .... 7 h .

Nach Fig. 2 enthält die Programmiereinheit 4 die Anzeige 5 und die Tastatur 6 sowie die funktionsbedingten Schal tungseinrichtungen 10 und ist über einen Datenbus 11 mit jedem Meßkanal-Modul 7 a, 7 b.....7 h verbunden. Jedes Meß kanal-Modul umfaßt einen Signalverarbeitungsabschnitt 12 und einen Meßparameter-Ausgabeabschnitt. Jedes Meßkanal- Modul besitzt (Fig. 1) einen Signaleingang/-ausgang 9 und eine Anzeigevorrichtung 8. Die Anzeigevorrichtung 8 er möglicht das Ablesen zum Beispiel der eingestellten Meß parameter.According to FIG. 2, the programming unit 4 includes the display 5 and the keyboard 6, and the function-related sound processing means 10 and is connected via a data bus 11 with each measuring channel module 7 a, 7 b ..... 7 connected h. Each measurement channel module includes a signal processing section 12 and a measurement parameter output section. Each measuring channel module has ( FIG. 1) a signal input / output 9 and a display device 8 . The display device 8 makes it possible to read, for example, the set measurement parameters.

Fig. 3 zeigt den möglichen Aufbau eines Meßkanal-Moduls 7 im einzelnen. Der Signalverarbeitungsabschnitt 12 des Meßkanal-Moduls 7 ist über den Signaleingang 9 an ein Mikrophon M angeschlossen. Das Mikrophonsignal wird von einem Verstärker 14 verstärkt. Das von einem Filter 15 ausgegebene Nutzsignal wird in einem Analog/Digitalum setzer 16 digitalisiert und einer Signalaufbereitungs schaltung 17 zugeführt. Fig. 3 shows the possible structure of a measuring channel module 7 in detail. The signal processing section 12 of the measuring channel module 7 is connected to a microphone M via the signal input 9 . The microphone signal is amplified by an amplifier 14 . The useful signal output by a filter 15 is digitized in an analog / digital converter 16 and supplied to a signal processing circuit 17 .

Die Signalaufbereitungsschaltung kann beispielsweise einen Mittelwertbildner enthalten, wobei die Zeitkonstante für die Mittelwertbildung einstellbar ist auf einen großen oder kleinen Wert.The signal conditioning circuit can be, for example Averaging included, the time constant for the averaging is adjustable to a large or small value.

Der Meßparameter-Ausgabeabschnitt 13 des Meßkanal-Moduls 7 enthält eine Schnittstellenschaltung 18, die von dem Bus 11 Einstellsignale empfängt und auf andere Leitungen des Busses 11 Meßparameter-Signale gibt. In einem Meßparameter-Speicher 19 sind sämtliche einstellbaren Meßparameter gespeichert.The measuring parameter output section 13 of the measuring channel module 7 contains an interface circuit 18 which receives setting signals from the bus 11 and outputs 11 measuring parameter signals to other lines of the bus. All adjustable measurement parameters are stored in a measurement parameter memory 19 .

Die Schnittstellenschaltung 18 ist mit den Baugruppen 14, 15, 16 und 17 des Signalverarbeitungsabschnitts 12 über einen internen Datenbus 20 verbunden. Außerdem ist an dem Datenbus 20 noch die Anzeigevorrichtung 8 angeschlossen.The interface circuit 18 is connected to the modules 14 , 15 , 16 and 17 of the signal processing section 12 via an internal data bus 20 . In addition, the display device 8 is also connected to the data bus 20 .

Um das Meßverstärkersystem für die durchzuführenden Mes sungen vorzubereiten, werden die einzelnen Meßkanal-Modulen 7 a, 7 b.....7 h nacheinander eingestellt, wobei man beispiels weise mit dem Modul 7 a beginnt. Die Einstellung erfolgt entweder manuell über die Tastatur 6 des Programmiermoduls 4 oder mittels eines zentralen Steuerrechners, der an das Programmiermodul 4 angeschlossen ist.In order to prepare the measuring amplifier system for the measurements to be carried out, the individual measuring channel modules 7 a , 7 b ..... 7 h are set in succession, starting, for example, with module 7 a . The setting is made either manually via the keyboard 6 of the programming module 4 or by means of a central control computer which is connected to the programming module 4 .

Im folgenden soll die manuelle Einstellung erläutert wer den. Über die Tastatur 6 wird das einzustellende Meßkanal- Modul, zum Beispiel zuerst das Meßkanal-Modul 7 a adressiert. Über den Datenbus 11 wird an das Modul 7 a ein Abfragesig nal gegeben. Die Schnittstellenschaltung 18 spricht auf das Abfragesignal an, in dem es aus dem Speicher 19 die möglichen einstellbaren Werte für die Verstärkung ausliest. Diese Werte gibt die Schnittstellenschaltung 18 über den Datenbus 11 an das Programmiermodul 4. In dem Programmier modul 4 werden die Werte (gleichzeitig oder nacheinander) auf der Anzeige 5 dargestellt. Der Bediener kann dann über die Tastatur 6 die gewünschte Verstärkung wählen. Ein entsprechendes Signal gelangt über den Bus 11 an die Schnittstellenschaltung 18, die daraufhin ein Stellsignal an den Verstärker 14 (und/oder an einen weiteren in Fig. 3 nicht dargestellten Verstärker) gibt. Außerdem wird über den Datenbus 20 ein Signal an die Anzeigevorrichtung 8 gegeben, wo der gewählte und eingestellte Verstärkungs wert angezeigt wird. Daraufhin liest die Schnittstellen schaltung 18 den nächsten einstellbaren Meßparameterwert oder -wertebereich aus. Dieser Wert oder diese Werte werden dann wie zuvor auf der Anzeige 5 des Programmier moduls 4 zur Anzeige gebracht, und der Bediener wählt den gewünschten Wert für die Einstellung in dem Meßkanal- Modul aus.The manual setting will be explained below. The measuring channel module to be set, for example first the measuring channel module 7 a, is addressed via the keyboard 6 . A query signal is given to the module 7 a via the data bus 11 . The interface circuit 18 responds to the query signal by reading out the possible adjustable values for the gain from the memory 19 . The interface circuit 18 transmits these values to the programming module 4 via the data bus 11 . In the programming module 4 , the values (simultaneously or in succession) are shown on the display 5 . The operator can then use the keyboard 6 to select the desired gain. A corresponding signal reaches the interface circuit 18 via the bus 11 , which then gives an actuating signal to the amplifier 14 (and / or to another amplifier not shown in FIG. 3). In addition, a signal is given to the display device 8 via the data bus 20 , where the selected and set gain value is displayed. The interface circuit 18 then reads out the next adjustable measurement parameter value or value range. This value or these values are then displayed as before on the display 5 of the programming module 4 , and the operator selects the desired value for the setting in the measuring channel module.

Sind sämtliche einstellbaren Meßparameter eingestellt, wird dies auf der Anzeige 5 des Programmiermoduls signa lisiert. Der Bediener kann dann das nächste Meßkanal- Modul, zum Beispiel das Modul 7 b anwählen. Auf diese Weise lassen sich die Modulen nacheinander einstellen.If all adjustable measurement parameters are set, this is signaled on the display 5 of the programming module. The operator can then select the next Meßkanal- module, for example, the module 7 b. In this way, the modules can be set one after the other.

Der oben beschriebene Einstellvorgang kann auch programmiert werden, so daß die Einstellung durch einen zentralen Steuerrechner erfolgen kann.The setting procedure described above can also be programmed be so that the setting by a central Tax calculator can be done.

Werden mehr als 8 Meßkanäle benötigt, so lassen sich meh rere Meßverstärker-Systeme der in Fig. 1 dargestellten Art zu einem Verbund zusammenschalten. Da das Programmier modul 4 eine aufwendige Schaltung ist, ist dieses nur ein mal in dem Verbund vorhanden. Die anderen Meßverstärker systeme 1 enthalten dann anstelle des Programmiermoduls eine Schnittstelleneinrichtung.If more than 8 measuring channels are required, several measuring amplifier systems of the type shown in FIG. 1 can be interconnected to form a network. Since the programming module 4 is a complex circuit, this is only present once in the network. The other measuring amplifier systems 1 then contain an interface device instead of the programming module.

Die in einem Meßverstärkersystem 1 enthaltenen Meßkanal modulen können unterschiedliche Funktionen haben, um beispielsweise für Temperaturmessungen, Druckmessungen, Feuchtigkeitsmessungen und dergleichen eingesetzt zu werden.The measuring channel modules contained in a measuring amplifier system 1 can have different functions, for example for temperature measurements, pressure measurements, moisture measurements and the like.

Claims

1. Multi-channel signal processing device for a measuring device, with a magazine, the power supply unit ( 3 ), a programming module ( 4 ), several measuring channel modules ( 7 a , 7 b .... 7 h and a wiring, each Measuring channel module is connected to the programming module for the exchange of measuring parameter data, characterized in that a measuring parameter output section ( 13 ) is provided in each measuring channel module ( 7 a , 7 b .... 7 h) .

2. Device according to claim 1, characterized in that the programming module ( 4 ) has a display device ( 5 ) in addition to a keyboard ( 6 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the measurement parameter output section ( 13 ) has a parameter memory ( 19 ) from which an interface circuit ( 18 ) provided in the output section ( 13 ) reads out one or more measurement parameter values transfer the values to the programming module ( 4 ).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the programming module ( 4 ) is connected via a data bus to at least one further, similarly designed Signalaufaufvorvor direction, which instead of the programming module contains an interface device to which the measuring channel Modules of this signal processing device are closed.