Основными типами продукции ACAM являются:TDC – микросхемы - время-цифровые преобразователи – предназначены для измерения интервалов между импульсами с разрешением до десятков пикосекунд. Микросхемы могут использоваться для изготовления электронных приборов измерения скоростей потока, плотности жидких и газообразных материалов, толщины твёрдых материалов и расстояний между различными предметами и объектами с высокой точностью на очень малых или дальних дистанциях ультразвуковыми и лазерными методами.
PICOSTRAIN – микросхемы - преобразователи сигналов с тензорезистивных и резистивных датчиков в цифровой код, построенные с использованием время-цифрового преобразования
PICOCAP - микросхемы - преобразователи сигналов с ёмкостных датчиков в цифровой код, построенные с использованием время-цифрового преобразования
PICOTURN – датчики и комплект оборудования для измерения скоростей вращения металлических турбин с высокой точностью, например в системах турбонаддува автомобильных двигателей с использованием метода электромагнитной индукции.
Производство вышеперечисленной продукции стало возможным благодаря использованию следующих методов измерения, в каждом из которых использованы запатентованные решения или ноу-хау компании Acam:
TDC – метод измерения абсолютной длительности импульсов с использованием время-цифровых преобразователейТермин Время-цифровые преобразователи (ВЦП) применяется к устройствам измерения интервалов времени в диапазоне от 1 нс до пикосекунд. Первые ВЦП разрабатывались для научных экспериментов и в исследовательских целях. Они представляли собой комбинацию преобразователей время-аналог и АЦП. Для промышленных приложений данные приборы не подходили, вследствие дороговизны, ограничений связанных с использованием высокоразрядных АЦП, негибкостью в приложениях нуждающихся в изменении диапазонов измерения или при измерения временных интервалов нескольких накладывающихся друг на друга процессов.
Современные CMOS технологии позволили создать полностью цифровые ВЦП в одном кристалле, отличающиеся высокой точностью – до 14 пс, широким динамическим диапазоном – до 30 бит, низкой температурной зависимостью, невысокой требовательностью к источникам питания и низкой ценой. Такие ВЦП теперь могут использоваться для промышленных применений в самых различных областях.
Принцип измерения:Вследствие большого прогресса в современных технологиях CMOS по скорости прохождения сигнала, стало возможным конструировать по единой технологии полные схемы ВЦП с использованием линий задержки. Комбинация линий задержки, синхронизирующей и вычислительной части позволило компании ACAM создать недорогие, компактные ВЦП с разрешением в пикосекундном диапазоне.
В основе принципа измерения ВЦП фирмы Acam лежит подсчёт абсолютного числа прохождений фронтов измеряемого сигнала через линии задержки.
Блок схема отображает упрощенно конструкцию ВЦП Acam.
«Умные» цепи запуска, избыточное количество вентилей линии задержки и специальная методика межсоединений в микросхеме позволяет создавать многодиапазонные и многоканальные ВЦП. Вследствие температурной зависимости времени прохождения сигнала через линию задержки, такие устройства требуют предварительной калибровки перед измерением. Это делается измерением одного или двух периодов образцового осциллятора, внешнего или встроенного в ВЦП.
PICOSTRAIN – инновационный метод измерения веса, силы, давления с использованием резисторно-конденсаторных цепейМетодика измерений: В основе идеи лежит метод преобразования информации о cопротивлении тензорезистора во временной интервал. Для формирования временного интервала тензорезистор используется совместно с конденсатором, образую фильтр нижних частот. Вначале процедуры измерения конденсатор подключают к источнику питания, чем обеспечивают его быстрый заряд, а затем источник питания отключается и конденсатор относительно медленно разряжаются через сопротивление тензорезистора. Пороги начала и завершения разряда на линейных участках кривой разряда фиксируются триггерами , а длительность разряда измеряется Время-цифровым преобразователем с высокой точностью. При этом используются запатентованные ACAM алгоритмы обработки, включающие в себя несколько измерительных циклов В результате получается чистый от помех и наводок цифровой код пропорциональный изменению сопротивления тензорезистора в измерительном интервале.
Основными преимуществами метода перед традиционными методами с использованием АЦП являются: возможность использования упрощённых измерительных цепей без потери в точности и очень низкое энергопотребление прибора в целом за счёт использования микросхем полностью построенных на КМОП структурах.
 PICOCAP - инновационный метод обработки сигналов с ёмкостных датчиков с использованием резисторно-конденсаторных цепейДля реализации метода используются те же микросхемы, как и в методе PICOSTRAIN. Отличия состоят в измерительной схеме и алгоритме измерения, при этом конденсаторный датчик используется в качестве одного из плечей RC-цепочки, дополненной эталонным резистором. В сфере обработки сигналов с ёмкостных датчиков метод RICOCAP отличается большой гибкость – возможна обработка сигналов с датчиков ёмкостью от долей пикофарад до нескольких десятков нанофарад при высокой температурной стабильности показаний плюс высокая защищённость от паразитных ёмкостных наводок. Ультранизкое энергопотребление и простая схема измерителя, как и у PICOSTRAIN метода, также являются преимуществами метода по сравнению с традиционными. PICOTURN – метод измерения скорости вращения турбин с использованием магнитных датчиков
Датчик сделан из простой катушки с ферритовым сердечником. Вместе с резистором он образует RL-цепочку, постоянная времени которой измеряется время-цифровым преобразователем. Датчик, размещённый внутри полого металлического стержня с внешней винтовой резьбой устанавливается в кожух турбины в непосредственной близости от её крыльчаткам. Положение крыльчатки ротора турбины относительно катушки будет менять постоянную времени RL –контура из-за появления вихревых токов. Постоянная времени измеряется время-цифровым преобразователем и поступает на цифровой сигнальный процессор, который обрабатывает результаты измерения с использованием специальных формул и выдает далее информацию на дисплейный модуль или на интерфейсный разъём. Диапазон измеряемых скоростей вращения составляет от 200 об\мин до 400 000 об\мин. Измеряемые временные параметры очень точны, разрешение порядка 125 пс. Постоянная времени RL-цепочки очень мала и позволяет вылавливать от 1 до 3 миллионов событий в секунду. Эффект гашения вихревых токов особенно присущ парамагнитным материалам. Поэтому данный метод очень хорошо подходит для детектирования скоростей вращения алюминиевых или титановых турбин.
Максимальное расстояние датчика от турбины зависит от формы её крыльев и размеров. Для 32мм роторов оно равно 0,8мм, для 90мм роторов - 1,6 мм. Благодаря принципу относительного измерения, не требуются какие-либо подстройки прибора. Длина кабеля может доходить до нескольких метров. Специальная методика измерений снижает до минимума погрешности, вызываемые изменением диэлектрической постоянной вследствие загрязнений. Важным преимуществом является возможность измерений при температуре в зоне датчика до +230?С. Датчик устанавливается в отверстие, проделанное в корпусе турбины на резьбу М5.
Компания Acam реализовала продукцию с использованием метода PICOTURN в виде готового к использованию комплекта оборудования, содержащего датчики и электронные приборы.
|
О продукции и методах измерения
