據美國能源部報道，目前美國使用能源的1/5來自65座核電站的104個商用反應堆。雖然有些人倡導核能源可作為減少對外國石油依賴的選擇，而其他人則擔心放射性廢棄物會帶來安全與環境問題。無論如何，在定期設備與系統維護下，如今多數初始工作壽命為30或40年的核電站可將其壽命延長至60年以上。

挑戰

針對這些設備的預測性與定期維護項目由NRC（NuclearRegulatory Commission）授權。這些項目不僅能確保操作良好，而且可以保證公共安全維護措施到位。為尋求簡化的測試方法，美國核電站操作人員聘請InHand Electronics設計并配置一種便攜式解決方案，以供能源技術人員在核電站加料過程中測試閥門、傳感器以及各種控制點。這種定制設計的解決方案不僅需要滿足客戶的技術規格要求，還須獲得NRC認證并保證10年的產品壽命。

背景

InHand Electronics簽訂了下一代核電站測試儀器設計與建造的合同。儀器的生產面臨很多挑戰，商業上可獲取的解決方案無法應對。然而，上市時間壓力要求對現存解決方案進行某種形式的重用。

為保證每個人的安全，核電站的每一部分都不允許存在失誤。定期測試旨在確認故障或降級操作的最早跡象，以便在關鍵功能失效之前更換基礎設施。

測試工作較為繁瑣，它涉及到幾十種傳感器的使用。由于每種傳感器都不同，它們并不能簡單連接至A/D轉換器。有些傳感器輸出模擬電壓，而另一些則輸出模擬電流。有些傳感器輸出范圍為±10V，測量較為簡單；而其它傳感器則要求毫伏級別的測量且精度應優于0.01%。類似于電流測量，許多4-20mA傳感器要求測量分辨率為±1μA。正交編碼器的輸入同樣需要在微米級別測量距離。

由于每個傳感器或驅動器連接到計算機的接口不同，目前核電站測試儀器的生產需要一套硬件設備。設備使用硬性連接并要求以太網與電源連接至核電站的每個角落，這涉及到鋪設上百英尺的臨時電纜。這種測試方法往往不切實際、難度較大、且耗時長于加料所需的兩周停機時間。測試系統需能處理典型的商用現成DAQ板卡中16路以上的差分通道。總采樣率可達200kS/s，滿足以不同速率采樣不同類型傳感器的需求。

InHand在市場中尋求商用現成解決方案來加以利用。許多供應商的產品被列入考量，但多數產品僅支持8至16路差分輸入。將這些板卡集成于一個手持設備不切實際且耗費成本。由于許多設備不滿足16位分辨率的要求或不能以200kS/s或更高速率采樣，因此它們被排除在外。

解決方案

一個商用產品脫穎而出并成為最佳解決方案。通過使用MCC的Windows? CE部署平臺，MCC USB-2533可提供64路單端或32路差分、16位ADC的通道。它支持1至100倍的增益，采樣率高達1MS/s。同時也包含4路正交編碼器輸入與24路數字I/O通道。

InHand為MCC提供Windows? CE平臺，使MCC可以為實時操作系統配置驅動程序。InHand利用其實時性能優化的優勢，與MCC合作優化驅動以滿足必要條件。兩者現在共同擁有通過Windows? CE平臺傳輸高準確度實時數據的解決方案。

系統需要故障與過載保護功能、必須監控一個通道并且在5mS內關閉連接至其它某一端口的控制信號。USB-2533的一個關鍵功能為定點功能，可實時監測一路通道，同時允許某一路數字端口在達到當前閾值的任意時刻觸發。該信號之后會被路由至模擬前端，因此如果信號被觸發，任何被標記為故障發生時需緊急關閉的控制端口會立即失效。模擬前端獲取數據的響應時間為1mS，使用3mS的消抖算法，5mS關閉時間的要求得以滿足。

總結

InHandElectronics成功遞交了被認證的核實驗臺。MCC與InHandElectronics在整個開發過程中協同合作，包括為應用構建定制驅動。MCC工程師及應用工程團隊的合作、響應能力及專業性確保了使用基于USB-2533解決方案的最佳測試流程。