FR2670890A1

FR2670890A1 - Data acquisition and integration method

Info

Publication number: FR2670890A1
Application number: FR9015960A
Authority: FR
Inventors: Brule Andre; Duval Claude
Original assignee: Direction General pour lArmement DGA
Current assignee: Direction General pour lArmement DGA
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1992-06-26
Anticipated expiration: 2010-12-19
Also published as: FR2670890B1

Abstract

The invention relates to a method of acquisition and integration of analogue data on a large number of measurement channels (M1, M2,..., Mn), which consists in simultaneously and synchronously carrying out, during repeated time periods, the integration of the data supplied by the sensors (1) of the measurement channels, and in storing the integration results obtained successively at the end of the said time periods in a memory (7) assigned to each of them. The integration is carried out by converting each analogue datum (V) into a pulse signal (F) whose frequency varies proportionately to the amplitude of the datum, then by counting the pulses of this signal during each time period, the number (N) which results from this counting being representative of the integrated datum.

Description

Procédé d'acquisition et d'intégration de données
La présente invention se rapporte à un procédé d'acquisition et d'intégration de données analogiques sur un grand nombre de voies de mesure, permettant d'obtenir des valeurs moyennes des données dans une centrale d'acquisition de données.Data acquisition and integration process
The present invention relates to a method of acquiring and integrating analog data over a large number of measurement channels, making it possible to obtain average values of the data in a data acquisition center.

I1 existe de nombreuses centrales d'acquisition de données sur le marché. Leurs caractéristiques sont multiples et variées (nombre de voies, types de signaux, possibilité de programmation, fonctions de calcul intégrées ...). Ce sont des centrales à scrutation qui réalisent l'acquisition des voies de manière séquentielle (une seule voie à la fois). Ce type de centrale est utile pour la surveillance ou la mesure de phénomènes physiques lents. Dans le cas de phénomènes rapides, il convient de scruter très rapidement. Pour effectuer une moyenne pendant un temps de tordre de la seconde à plusieurs heures, il faut traiter un nombre important d'informations de sorte qu'unie mémoire de taille très imposante et un temps de calcul appréciable sont nécessaires. There are many data acquisition centers on the market. Their characteristics are multiple and varied (number of channels, types of signals, possibility of programming, integrated calculation functions ...). These are central scanners that acquire the channels sequentially (only one channel at a time). This type of unit is useful for monitoring or measuring slow physical phenomena. In the case of rapid phenomena, it is necessary to examine very quickly. To carry out an average during a time of wringing from the second to several hours, it is necessary to process a large number of information so that a very large memory and an appreciable computing time are necessary.

Le nombre de mesures effectuées sur chaque voie d'une centrale de ce genre pour calculer une moyenne pendant un temps déterminé est inversement proportionnel au nombre de voies de mesure. I1 s'ensuit que, dans le cas d'une scrutation sur un nombre important de voies, une grande partie du signal de chaque voie n'est pas pris en compte pour la moyenne. The number of measurements made on each channel of a plant of this kind to calculate an average over a determined time is inversely proportional to the number of measurement channels. It follows that, in the case of a scan on a large number of channels, a large part of the signal of each channel is not taken into account for the average.

Par ailleurs, lors des acquisitions par scrutation, le synchronisme des mesures n'existe pas, le temps qui sépare l'acquisition de deux voies étant d'autant plus important que ces voies sont éloignées l'une de l'autre dans le cycle de scrutation. Furthermore, during acquisition by scanning, the synchronism of the measurements does not exist, the time which separates the acquisition of two channels being all the more important that these channels are distant from each other in the cycle of scrutiny.

En outre, comme on l'a indiqué plus haut, la capacité de la mémoire nécessaire au calcul des moyennes est très importante. In addition, as indicated above, the memory capacity necessary for calculating the means is very important.

Ces inconvénients sont éliminés grâce au procédé selon l'invention, qui consiste à réaliser simultanément, pendant des périodes de temps répétées, l'intégration des données acquises sur toutes les voies de mesure, et à mémoriser, pour chacune des voies de mesure, les résultats d'intégration obtenus successivement à la fin desdites périodes de temps. These drawbacks are eliminated thanks to the method according to the invention, which consists in simultaneously carrying out, for repeated periods of time, the integration of the data acquired on all the measurement channels, and in memorizing, for each of the measurement channels, the integration results obtained successively at the end of said time periods.

Ainsi, conformément à ce procédé, on réalise des mesures simultanées sur toutes les voies d'une centrale de mesure et on en prend la valeur moyenne par intégration pendant une période de temps prédéterminée. Ce n'est donc plus une somme de mesures scrutées pendant un temps élémentaire très court dont ont fait la moyenne sur une période de temps donnée, mais une intégration sur cette période de temps d'un signal représentant le phénomène physique considéré et évoluant de façon continue. Toutes les mesures ponctuelles faites de façon séquentielle, telles que font les centrales connues, sont supprimées. Thus, in accordance with this method, simultaneous measurements are carried out on all the channels of a measurement center and the average value is taken by integration during a predetermined period of time. It is therefore no longer a sum of measurements scanned during a very short elementary time which have been averaged over a given period of time, but an integration over this time period of a signal representing the physical phenomenon considered and evolving in a way keep on going. All punctual measurements made sequentially, as the known plants do, are deleted.

De préférence, les périodes d'intégration de toutes les voies de mesure sont égales et synchrones. Preferably, the integration periods of all the measurement channels are equal and synchronous.

Dans un mode de mise en oeuvre avantageux, l'intégration est réalisée, sur chaque voie de mesure, par conversion de la donnée analogique en un signal impulsionnel dont la fréquence varie proportionnellement à l'amplitude de la donnée, puis par comptage des impulsions de ce signal de fréquence variable durant chaque période de temps, le nombre qui résulte de ce comptage représentant la donnée intégrée sur ladite période de temps. In an advantageous embodiment, integration is carried out, on each measurement channel, by converting the analog data into a pulse signal whose frequency varies in proportion to the amplitude of the data, then by counting the pulses of this variable frequency signal during each time period, the number resulting from this counting representing the data integrated over said time period.

Autrement dit, conformément à ces dernières dispositions, la grandeur physique que l'on souhaite acquérir est transformée en un signal dont la fréquence est proportionnelle à la valeur de la grandeur physique considérée. Un compteur fait la somme des impulsions fournies par ce signal durant le temps d'intégration souhaité. A la fin de ce temps, le comptage est arrêté et le contenu du compteur est lu et stocké. Ce contenu est représentatif de la valeur moyenne du signal pendant le temps d'intégration. In other words, in accordance with these latter provisions, the physical quantity which it is desired to acquire is transformed into a signal whose frequency is proportional to the value of the physical quantity considered. A counter adds up the pulses supplied by this signal during the desired integration time. At the end of this time, the counting is stopped and the content of the counter is read and stored. This content is representative of the average value of the signal during the integration time.

Etant donné qu'il est possible de déclencher simultanément autant de compteurs qu'il y a de voies de mesure et que le début et la fin du comptage sont identiques sur toutes celles-ci, on parvient à effectuer des mesures moyennes intégrées sur le temps désiré de façon rigoureusement synchrone, sans perte d'information si le temps de stockage des informations reste inférieur à la fréquence maximale utilisée sur les voies de mesures. I1 suffit de gérer l'ensemble des signaux de synchronisation nécessaires au moyen de programmes informatiques appropriés pour obtenir des possibilités souples et variées.Since it is possible to simultaneously trigger as many counters as there are measurement channels and since the start and end of counting are identical on all of them, it is possible to carry out integrated average measurements over time strictly synchronous, without loss of information if the information storage time remains below the maximum frequency used on the measurement channels. It suffices to manage all of the necessary synchronization signals by means of appropriate computer programs in order to obtain flexible and varied possibilities.

L'invention trouve application dans les centrales de mesure les plus diverses. Une application particulière a consisté en la réalisation d'un rack météo portable, permettant la mesure simultanée et l'enregistrement des valeurs moyennes (sur des périodes de quelques secondes) de la température de l'air et de gradients thermiques, ainsi que de la vitesse (horizontale et verticale) et de la direction du vent, etc. The invention finds application in the most diverse measurement centers. A particular application consisted in the realization of a portable weather rack, allowing the simultaneous measurement and recording of the average values (over periods of a few seconds) of the air temperature and thermal gradients, as well as the speed (horizontal and vertical) and wind direction, etc.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif. Other features and advantages of the invention will emerge from the description which follows, with reference to the appended drawings, of a nonlimiting exemplary embodiment.

La figure 1 représente schématiquement la structure d'une centrale de mesure et d'acquisition de données mettent en oeuvre le procédé selon l'invention. FIG. 1 schematically represents the structure of a measurement and data acquisition center implementing the method according to the invention.

La figure 2 est constituée de graphiques illustrant le procédé selon l'invention. Figure 2 consists of graphics illustrating the method according to the invention.

La centrale de mesure représentée à la figure 1 comporte un grand nombre de voies M1, M2, ..., Mn et est destinée à recueillir les données fournies par de nombreux capteurs 1 sensibles à diverses grandeurs physiques et à les mettre sous une forme assimilable au système de traitement de données associé à la centrale. Le capteur 1 de chaque voie de mesure fournit un signal, par exemple une tension V, qui varie en fonction des variations dans le temps de la grandeur physique mesurée par le capteur, suivant une courbe telle que celle qui est représentée à la figure 2 (a). The central measurement unit shown in FIG. 1 has a large number of channels M1, M2, ..., Mn and is intended to collect the data supplied by numerous sensors 1 sensitive to various physical quantities and to put them in an assimilable form. the data processing system associated with the central. The sensor 1 of each measurement channel supplies a signal, for example a voltage V, which varies as a function of the variations over time of the physical quantity measured by the sensor, along a curve such as that which is represented in FIG. 2 ( at).

Au lieu de prendre en compte ces variations dans le détail de leur continuité, ce qui conduirait à un système de traitement très lourd, la centrale de mesure est conçue pour ne retenir, sur chaque voie, que des valeurs espacées, obtenues périodiquement par intégration du signal de sortie du capteur sur une période de temps T. Instead of taking these variations into account in the detail of their continuity, which would lead to a very heavy processing system, the measurement unit is designed to retain, on each channel, only spaced values, obtained periodically by integration of the sensor output signal over a period of time T.

A cet effet, chaque signal de donnée V est soumis, pendant chacune des périodes T successives, à une intégration d'où résulte, à la fin de celles-ci, une série de valeurs N1, N2,
N3, ... - cf figure 2 (b) - représentant les valeurs successives de la grandeur physique mesurée par le capteur, intégrées pendant le temps T. Ces valeurs N1, N2, N3, ... peuvent être stockées dans une mémoire et être soumises à tout traitement ultérieur désiré.To this end, each data signal V is subjected, during each of the successive periods T, to an integration from which results, at the end of these, a series of values N1, N2,
N3, ... - see Figure 2 (b) - representing the successive values of the physical quantity measured by the sensor, integrated during time T. These values N1, N2, N3, ... can be stored in a memory and be subject to any further processing desired.

I1 en va de même pour les autres voies de mesure, dont les données sont ainsi soumises à intégration simultanément et d'une manière continue. The same applies to the other measurement channels, the data of which are thus subject to integration simultaneously and in a continuous manner.

Les n voies de mesure M1, M2, ... Mn de la centrale de la figure 1 étant toutes identiques, une seule d'entre elles sera décrite maintenant. Le capteur 1 dont celle-ci est équipée fournit une tension de sortie V représentative de la grandeur physique surveillée par ce capteur; cette tension V est transformée, dans un convertisseur tension-fréquence 2, en un signal impulsionnel F dont la fréquence f est proportionnelle à la tension V. Le signal
F est appliqué à l'entrée d'un compteur 3 par l'intermédiaire d'une porte 4, et le signal numérique N qui représente le résultat d'un comptage effectué par le compteur 3 est transmis, via un circuit de transfert 5, à une mémoire tampon 6, dont la sortie est reliée à une mémoire adressable 7 capable de stocker les contenus successifs de la mémoire tampon 6.The n measurement channels M1, M2, ... Mn of the central unit in FIG. 1 being all identical, only one of them will now be described. The sensor 1 with which it is equipped provides an output voltage V representative of the physical quantity monitored by this sensor; this voltage V is transformed, in a voltage-frequency converter 2, into a pulse signal F whose frequency f is proportional to the voltage V. The signal
F is applied to the input of a counter 3 via a gate 4, and the digital signal N which represents the result of a count made by the counter 3 is transmitted, via a transfer circuit 5, to a buffer memory 6, the output of which is connected to an addressable memory 7 capable of storing the successive contents of the buffer memory 6.

Une base de temps 8, commune à toutes les voies de mesure
M1, ... Mn, produit, sous le contrôle d'un microprocesseur 9,. des impulsions de période T qui sont appliquées à la porte 4 et au circuit de transfert 5 ainsi que, via un élément de retard 10, à l'entrée de remise à zéro du compteur 3.A time base 8, common to all the measurement channels
M1, ... Mn, product, under the control of a microprocessor 9 ,. pulses of period T which are applied to the gate 4 and to the transfer circuit 5 as well as, via a delay element 10, to the reset input of the counter 3.

A la suite de chaque impulsion émise par la base de temps 8, le signal F de fréquence variable f est appliqué à l'entrée du compteur 3, qui en compte les alternances successives. Lorsque le temps T est écoulé, une nouvelle impulsion de la base de temps 8 est appliquée d'une part à la porte 4, qui isole le compteur 3 du convertisseur 2, de sorte que le contenu du compteur se trouve figé à la valeur N. qu'il avait atteinte à la fin de la période T, et d'autre part au circuit 5 qui assure le transfert du contenu Ni du compteur à la mémoire tampon 6; enfin, après un petit retard introduit par l'élément 10, le compteur 3 est remis à zéro par l'impulsion précitée. -Dès que celle-ci a disparu, le compteur 3 recommence à compter les impulsions du signal F.Dans le même temps, le contenu de la mémoire tampon 6 est transféré dans la mémoire 7, à une adresse designée par un registre d'adressas Il qui est incrémenté d'une unité par le microprocesseur 9 à chaque nouvelle impulsion émise par la base de temps 8. Ainsi, les résultats de comptage successifs N1, N2, ..., Ni ... fournis par le compteur 3 sont stockés séparément, à des adresses distinctes, dans la mémoire 7. Following each pulse emitted by the time base 8, the signal F of variable frequency f is applied to the input of the counter 3, which counts the successive alternations. When the time T has elapsed, a new pulse from the time base 8 is applied on the one hand to the gate 4, which isolates the counter 3 from the converter 2, so that the content of the counter is frozen at the value N that it had reached the end of the period T, and on the other hand to the circuit 5 which ensures the transfer of the content Ni from the counter to the buffer memory 6; finally, after a small delay introduced by the element 10, the counter 3 is reset to zero by the aforementioned pulse. -As soon as it has disappeared, the counter 3 starts counting the pulses of the signal F. At the same time, the content of the buffer memory 6 is transferred to the memory 7, at an address designated by an address register It which is incremented by one by the microprocessor 9 at each new pulse emitted by the time base 8. Thus, the successive counting results N1, N2, ..., Ni ... supplied by the counter 3 are stored separately, at separate addresses, in memory 7.

Les mêmes opérations s'effectuent simultanément, de manière synchrone, dans les différentes voies de mesure M1, M2,
Mn de la centrale, et les valeurs moyennes, obtenues par intégration sur les temps T successifs, des données délivrées par les capteurs 1 sont stockées simultanément en vue de leur exploitation ultérieure.The same operations are performed simultaneously, synchronously, in the different measurement channels M1, M2,
Mn of the power plant, and the average values, obtained by integration over successive times T, of the data delivered by the sensors 1 are stored simultaneously for their subsequent use.

Ainsi, toutes les voies sont acquises simultanément et le traitement des données n'interrompt pas l'acquisition. Thus, all the channels are acquired simultaneously and the processing of the data does not interrupt the acquisition.

Si le temps d'intégration T est suffisamment long par rapport au nombre n de voies de masures, le traitement des mesures peut être fait pendant l'intégration suivante. If the integration time T is long enough with respect to the number n of masking channels, the processing of the measurements can be done during the following integration.

Lorsque cela est nécessaire, il est possible de choisir un nouveau temps d'intégration en cours de mesure. Dans ce cas, l'acquisition en cours est poursuivie jusqu a son achèvement et, à la fin de celle-ci, le microprocesseur 9 relance automatiquement la mesure avec le nouveau temps d'intégration. When necessary, it is possible to choose a new integration time during the measurement. In this case, the acquisition in progress is continued until its completion and, at the end of this, the microprocessor 9 automatically restarts the measurement with the new integration time.

Claims

1. Method for acquiring and integrating analog data over a large number of measurement channels, characterized in that it consists in simultaneously carrying out, for repeated periods of time (T), the integration of the acquired data on all the measurement channels, and to memorize, for each of the measurement channels (M1, M2, ..., Mn), the integration results obtained successively at the end of said time periods.

2. Method according to claim 1, characterized in that the integration periods of all the measurement channels are equal and synchronous.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the integration is carried out, on each measurement channel, by conversion of the analog data into a pulse signal (F) whose frequency varies in proportion to the amplitude of the data, then by counting the pulses of this variable frequency signal during each time period (T), the number resulting from this count representing the data integrated over said time period.