Aerodynamic Research Group PRESSURE SYSTEMS General Product Guide ミッシェルジャパン株式会社 PSI社 （Measurement Specialities Inc.） の沿革 1978年に米国航空宇宙局（NASA）の研究員であったDoug Juanarena氏が 世界で初めて電子式多点圧力スキャナを開発・商品化をして以来、今日まで 世界No.1の実力と市場占有率85%以上を誇る企業です。 現在は、米Measurement Specialities社の一部門としてバージニア州NASA ラングレー研究所の近隣に位置し、頻繁な技術交流を行うことで常に最新の テクノロジーに触れ、斬新な製品をお届けし続けています。 日本国内での対応 ミッシェルジャパン（株）が2005年5月にPSI社製品の総代理店を引き継ぎ以来、計測エキスパートによるコンサルティング営業、豊富な経験・専 門知識に基づくサービスを展開し、これまでの問題をメーカーであるPSI社と共に解決し、大変喜ばれております。今後とも真の“顧客満足”を追 求し続けます。 PSI社のテクノロジー その技術的特長は、何と言ってもこれらの製品が使用者側の必要性を満足する為に生 まれてきたことに由来します。 圧力多点計測を目的とした圧力スキャナ・メーカーとしてはむしろ後発に属します。し かし、電子式圧力スキャナ・メーカーとしては、最初の会社であり、その後の研究開発で も競合相手の製品より常に優れたものを市場に提供しています。 特長1 個々の圧力素子のデジタル温度補正 さらに厄介なのが個々のシリコン受圧素子毎に異なる温度特性を有することです。 また、多点圧力スキャナではこれらのシリコン受圧素子が通常密集した形で並べられ ている為、中央部の素子と周辺部の素子では同じ環境温度であっても、使用中の温度に 違いがでる点にあります。 従って、市場の一部製品に見られるような中央部に 1 つの RTD（測温抵抗体温度セン サー）で、しかも直接シリコン素子からの温度ではなく間接的に一括温度補正する方式 では充分であるとはいえません。 特長3 シリコン圧力 トランスデューサ V Pressure 圧力感知にシリコン半導体ピエゾ抵抗素子を採用 圧力感知（受圧）素子としてシリコン半導体を使用し、シリコン基板上に抵抗ブリッジ （ホイーストン）と温度検出の為の抵抗素子がリソグラフィにより、作りこまれていま す。周知の通りシリコン半導体は、圧力検出をきわめて良好に行い、圧力サイクル・経時 変化に強いという特長があります。しかし、また温度に対しても敏感なのも事実です。 特長2 電源回路 12-32 VDC 温度検出用抵抗 V Temperature GND ー校正データ ＋5 VDC SERIAL EEPROW SERIAL CLOCK SERIAL DATA ー温度補正データ ーシリアル番号 ー圧力レンジ ー製造月日 ー校正月日 圧力検出と補償（校正）ダイアグラム 極めて安定したシリコン受圧素子の温度特性・再現性 本来、シリコン半導体受圧素子の特性はオーバープレッシャー等で破壊されない限り、不変であり定期的に校正するのは圧力に関して、ゼロ点・ スパン点の移動（これはシリコン素子そのものだけではなく、後段のアンプ回路の経時的変化分の補正も含む） の補正を行うだけです。 しかしながら、一部メーカーによっては6ヶ月毎の温度校正も推奨しているところもありますので要注意です。 特長4 卓越したデジタル処理技術 良好な性能を有するシリコン半導体受圧素子から集められた圧力・温度情報は校正データとしてメモリに記憶され、計測時に補正するのに使用 されます。4次、5次方程式による補正においてもきわめて早い演算処理を行い、圧力単位として出力されます。 特長5 正確なスキャンスピードの表示 一部には圧力受圧素子のアナログ・データ収集スピードを計測ス ピードとして表示しているメーカーもあり、それ自体は間違いで は無いにせよ実際にデータ収集をおこなうのは各種補正後のデ ジタルデータであればお客様にとって親切な表示とはいえませ ん。ご購入後、実際の計測スピードの違いが問題となった例もあ るようですが、PSI社では実際にお客様が製品の最終出力として 得られるスピードをカタログに正直に記載しています。 圧力トランス デューサ ＃1 P1 ファームウエア T1 フラッシュ メモリ EEPROM マルチプレクサ 圧力トランス デューサ ＃2 P2 圧力信号 T2 16 Bit A/D EEPROM 32 bit μP 圧力単位 出力 イーサネット （to ホストPC） マルチプレクサ 圧力トランス デューサ ＃16 P16 温度信号 T16 EEPROM RAM 校正データ 特長6 実際の計測スピードのコンサルティング 多点デジタル圧力センサー温度補正 機能図 今日、LAN （イーサネット・リンク）の発展により、工業計器類でも GPIB接続よりイーサネット接続のほうが多く使用される例が多くなってきています。イーサネットSW、HUB等によりシステムが構築され、当 然これらの使用により多くのイーサネット機器が1台のPCに接続される訳ですが、当然そのイーサネット通信によるスピード制限が生じ、これ らの影響が計測スピードに大きく影響することが忘れられがちです。 PSI社では何台の自社製イーサネット機器がPCに接続されるか、またはシステム内の機器構成の違いによる最終データ収集スピードまでをシ ミュレーションし、提案いたします。ただし、他社製機器が含まれる場合は除きます。 1 PSI社の圧力スキャニング・システムは、用途別に大きく3種類に分けることが出来ます。 Optimusシステム： 世界各国の国家風洞設備等に多くの実績を残したSystem8400の後継機となる多点圧力計測システムです。使用する圧力スキャナのサイズが 小さく、最大2048chの圧力データを高速で取得・処理することが出来ます。代表的アプリケーションとしては、航空機、鉄道、自動車、建築・橋梁 等の風洞試験があります。 DTC Initium： Optimusシステムをより手軽にお求めやすくしたシステムがDTC Initiumです。これは、Optimusシステムで使用されているデジタル温度補償 PSI社のライン ミニチュア圧力スキャナ（ESP/DTC）を最大8台までサポートするInitiumシステム・プロセッサを中心とする簡易システムです。 ナップでは、簡易という位置づけになりますが、システム精度・データ取得速度等、風洞設備でご使用になるには十分な性能を有しています。 NetScanner： 計測環境が厳しい場合、比較的計測点数が少ない場合には、NetScanner（ネットスキャナ・システム）がお奨めです。低コストで容易に計測シス テムが構築出来ます。代表的なアプリケーションとしては、使用環境が厳しく、振動や液体の飛散等が想定されるタービンエンジンやコンプ レッサ試験等があります。 Optimus 最新型高速圧力スキャニング・システム Optimusシステムは、風洞試験のアプリケーションを念頭に開発さ れました。Optimusシステム・プロセッサが高い精度と処理能力で 最大2048点までの計測データを高速で処理します。ミニチュア圧 力スキャナで検出された圧力は、アナログ信号で mSDI（ミニチュ ア・スキャナ・デジタイザー・インターフェース）に送られ、A/D変換 されます。デジタル化されたデータは、光ケーブルでOptimusシス テム・プロセッサに伝送され、そこでエンジニアリング単位に変換 されてホスト・コンピュータへイーサネット（最大1Gbps）経由で 出力されます。 また、Optimusシステム・プロセッサに8404リモート・プロセッサ を併設させることで、基準圧発生装置として各ミニチュア圧力ス キャナに基準圧を供給してデータ（圧力値）の信頼性を確認するこ とが出来ます。 特長： ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 高精度 ±0.03%FS EU（圧力単位）での高速データ収集 圧力レンジ 1000PaFS～ DTC温度補償機能付 （mSDI） さらに小型化したミニチュアSDI ORCB CABLE オンライン校正による検証 IEEE-1588 タイミング・プロトコル 日米欧の国家風洞設備で実績のある System 8400の後継機（互換性あり） OPCA CABLE 8491 REMOTE POWER SUPPLY OFCA CABLE mSDI 8404 REMOTE PROCESSOR 代表的仕様： ○ システム精度 ±0.03%FS ○ 圧力レンジ 1000Pa～1000kPa ○ データ取得速度 ESP-32HD 1kHz～650Hz ESP-64HD 500Hz～325Hz ○ 最大データ取得点数 2048点 Ethernet（イーサネット） ○ インターフェース OSCB CABLES DTC OPTIMUS SYSTEM PROCESSOR ESP 64HD PRESSURE SCANNERS Optimusの代表的システム例 ETHERNET OSP ETHERNET HOST SCU SERIAL RP OFIU DIGITAL PSU PCU FIBER OPTIC mSDI エアロダイナミック試験 （NASA） 代表的建築風洞例 ADDRESS ANALOG 2 SCANNER ESP-HD / DTC ミニチュア圧力スキャナ このミニチュアESP－電子圧力スキャナは差圧計測ユニットで各圧力ポート に対応した半導体型（シリコン）ピエゾ抵抗圧力素子が配列されています。各セ ンサ素子は共通のハイブリッドガラス基板上に長期安定性を確かにする適切な 技術でマウントされています。 センサからの出力は搭載のシングル・オンボード・アンプによりバイナリーアド レスを使用して70,000Hzのレートで電子的に多重送信されています。 ESPスキャナには一定の圧力パルスにより駆動される二位置マニフォールド が装備されています。 「校正」位置にスライドされたときには内蔵のすべての圧 力センサは共通の校正用圧力ポートに接続されます。校正用の何点かの高精度 圧力がこのポートを通じてすべての圧力センサに印加され校正が可能となりま す。適切な期間ごとのオンライン校正により精度（スタティック・エラー）を± 0.03%に保つことが出来ます。 オプションとして計測開始直前まで圧力センサをアイソレートしてパージ圧を 加えて測定圧力導入部（チューブ）への湿気侵入やコンタミ防止、および風洞試 験モデルへの感圧塗料塗布時に圧力導入口が密封されないようにするための 「パージ機能」があります。 また、その他のオプションとして第二世代のアンプテクノロジー（Gen-2）を搭 載したデジタル温度補償（DTC）機能があります。このDTC機能を搭載すること で従来の圧力スキャナと比較して校正頻度を約90%削減することが出来ます。 特長： ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 優れた長期安定性 OptimusおよびDTC Initiumとの 組み合わせ使用 圧力センサの温度影響をデジタル 補正（DTCオプション） パージ機能（オプション） 高精度 ±0.03%FS 豊富な圧力レンジ 1000Pa～1000kPaまで 広範囲な使用温度範囲 －25～+80℃ CAL（校正圧）ポート 圧力計測ポート スライドバルブ 駆動用圧力ポート アプリケーション： ○ ○ ○ ○ ○ 風洞試験モデル内への設置 タービン・コンプレッサ試験装置 多点圧力モニタリングシステム 車載走行試験 各種研究開発 シリコン圧力センサー デジタル温度補償 （DTC） ： Gen-2最新型アンプ： DTC付圧力スキャナとDTCなしのスキャナ（15psiレンジ）の比較 （+10℃～+60℃間に発生する温度ドリフト） 従来の圧力スキャナとGen-2スキャナの比較 → ノイズ・レベルが約50%減 0.3 DTCなし 0.2 %FSエラー 0.1 DTCあり 0 －0.1 －0.2 －0.3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 時間（分） クイック・ディスコネクト・トップ・プレート（オプション） クイック・ディスコネクトは、ESP-32HD および ESP-64HD のトップ・プレートの 取り外しが出来ることで、風洞実験とモ デル製作を同時に行い時間短縮をするこ とが可能です。 トップ・プレートを外した場合でも内蔵 マニホールドおよびセンサを保護するブ ランク・プレートの用意があります。 RUN/CAL用スライドバルブ TUBING PLATE PROTECTOR PLATE (RECEIVER PLATE) PROTECTOR PLATE (TUBING PLATE) RECEIVER PLATE 3 DTC Initium ディーティーシー・イニティウム 特長： ○ ○ ○ ○ ○ ○ DTC（デジタル温度補正）圧力スキャナ×Max 8台 接続可能（～512ch 計測可） （Re-Zero後） 高精度 ±0.05%FS ～1kHz/ch データ取得速度（エンジニアリング単位） コンパクトで堅牢な構造 判りやすく実用的なアプリケーション・ソフトウエア Webサイトよりアップグレード・ソフトウエアの ダウンロード可能 用途： ○ 風洞エアロ・ダイナミック試験 PSI社のDTC Initium（ディーティーシー・イニティウム）は、ESP-DTC（デジタル温度補正）ミニチュア圧力スキャナと組み合わせてることで パワフルで経済的なデータ取得システムとなります。このシステムによりPSI社が目指した現場での校正作業なしでの圧力スキャニング・シス テムの運用が可能となりました。圧力センサのシリコン受圧面上にある抵抗ブリッジがリアルタイムで温度検出+補正する「 DTC テクノロ ジー」により、ユーザー側では試験前のゼロ・オフセットを「Re-Zero」して頂くことですぐに試験を行うことが出来ます。試験現場での煩雑な校 正作業を不要としました。 また、ソフトウエアおよびハードウエア・トリガーによるデータの同期が可能で、ホスト・コンピュータへのデータ（エンジニアリング単位）送信 速度は最大で1kHz（1msec）/chに達します。 DTC Initiumシステムを使用して取得したデータ例 システム構成例 10/100 Base - T PSCB Cable 20 (1 to 30 Feet) 15 Host PS 10 100/240 VAC Trigger in 1kHzで0.1秒間データ取得（100点）例 25 5 9IFC 0 DTC Scanner #1 (Optional) DTC System 9080 Cable (3 to 300 Feet) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 -5 -10 -15 -20 N2/Air Supply Pressure 80 - 125 psi -25 C1 Pressure Line C2 Pressure Line 220V@50Hz AC電源のフィッシュポンプのFFT解析例 DTC Scanner #8 100 (Optional) FFT Power in Pascal 10 1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0.1 0.01 0.001 0.0001 ESP圧力スキャナ・アクセサリー ミニチュア・クイック・ディスコネクト サーキュラー・クイック・ディスコネクト 特長： 特長： ○ ○ ○ FFT Frequency 19、31、36、55ポートより選択 ポートがピラミッド型でチュー ブの抜き差しが容易 手締めでリーク・タイトなシー ルが可能 4 ○ ○ ○ ○ ポートサイズ 0.040"と0.063" に対応 19、37、55、73ポートより選択 最大耐圧 約5000kPa 手締めでリーク・タイトなシー ルが可能 NetScanner SystemTM ネットスキャナ・システム PSI社が開発したNetScanner System（ネットスキャナ・システム）は、比較的 少数（50～120点程度）の圧力モニタを計画している場合や圧力センシング・モ ジュールを厳しい使用環境の被計測機器へ出来るだけ近づけることで応答遅れ をなくす場合等に最適です。 NetScannerの圧力チャンネル数は、16ch／台となり、この16chの圧力レンジ を異なる複数のレンジにすることも可能ですので、一般の研究開発用途でもご 使用になれます。高精度な圧力センサ（±0.05%FS）とのコスト比較をしても十 分な優位性があります。 シリーズの9032（圧力標準器）／9033（圧力コントローラ）を使用することで静 的圧力精度の検証を行うことが出来ます。 NetScanner各モデルの組み合わせで気体圧・液体圧、低圧・高圧、現場設置・制 御室設置とあらゆる用途を網羅しています。 Model 9116 大出力航空機エンジン試験 イーサネット・インテリジェント・圧力スキャナ Model 9116インテリジェント圧力スキャナは、乾燥・非腐食性ガス圧のマルチ計測をこの1 台で実行可能なユニットです。このスキャナには最先端のマイクロプロセッサ技術による各 種圧力レンジの16個のシリコン半導体ピエゾ抵抗圧力素子がコンパクトに堅牢な筐体に収 められています。使用現場で交換可能な圧力センサモジュール（ DH-200）は、温度センサと EEPROM内に校正データ／圧力レンジ／工場校正日／最終・次回校正日の個別情報が記憶 されています。 9116は、500Hz／ch／秒の速度でエンジニアリング単位として連続的にデータ・サンプリ ングが出来ます（ホスト・コンピュータからの設定可）。このデータは、TCP/IPまたはUDPプ ロトコルで自動選択10/100Mbitイーサネット・インターフェース経由で出力されます。 特長： ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ システム精度 ±0.05%FS 500Hz スループット・スピード（エンジニアリング単位） TCP/IPまたはUDPプロトコル、自動選択10/100 Base-Tイーサネット 圧力レンジ ～850psid（5860kPa） Re-Zero／パージ／リークチェック機能（内蔵バルブ・ポジションによる） 堅牢な防滴筐体 ソフト＆ハードウェア計測開始トリガー Model 9116 用途： ○ 小型風洞 ○ 風洞側壁圧計測 ○ ターボ・マシナリー試験スタンド 独自の内蔵マニフォールド設計 システム例 内蔵ニューマチック・バルブを切り替えることで 計測（RUN） 、 校正 （CAL） 、 パージ、リーク・チェックが可能 RUN POSITION Px CAL POSITION 9082専用ケーブル ＋ DH200 TRANSDUCER CAL REF CAL RUN REF － PURGE CAL REF RUN REF CAL PURGE － TO NEXT TRANSDUCER PURGE POSITION LEAK CHARGE POSITION Px Px ネットスキャナ9116 ＃1 ＋ ＋ DH200 TRANSDUCER DH200 TRANSDUCER － CAL REF CAL RUN REF PURGE CAL REF RUN REF CAL － TO NEXT TRANSDUCER 10 / 100 BaseT イーサネット・ケーブル ＋ DH200 TRANSDUCER PURGE 110 / 220 VAC 50 /60 Hz Px TO NEXT TRANSDUCER ハードウエア・トリガー （オプション） 90DBネットワーク接続機器 TO NEXT TRANSDUCER 5 ネットスキャナ9116 ＃7 ホスト・コンピュータ 10 / 100 BaseT イーサネット・ボード挿入済 Model 9022 イーサネット全メディア対応インテリジェント圧力スキャナ Model 9022全メディア対応インテリジェント圧力スキャナは、高圧乾燥・非腐食性ガスお よび液体圧のマルチ計測が可能です。この堅牢・小型のスキャナには、12台までのシリーズ 9400全メディア対応圧力トランスデューサかまたは、第三者製圧力トランスデューサが接 続出来ます。このスキャナは、各チャンネル毎に30Hzエイリアシング除去ローパス・フィル タを装備しています。また、各チャンネルは、正確な+5Vdc、+10Vdc電圧を外部センサに供 給して5Vdc信号の計測が可能です。 シリーズ9400圧力トランスデューサと共に使用する場合には、 9400トランスデューサ内蔵 のEEPROMに記憶されたデータを使用して、ゼロ・スパン、非直線性等のエラーを補正する ことが出来ます。また、デジタル温度補正機能により従来の圧力トランスデューサに比べて 温度エラーを1/10以下に抑えることが出来ます。 特長： 9400デジタル圧力 トランデューサ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 各チャンネル毎にエイリアシング除去ローパス・フィルタを装備 ±0.05%FS システム精度 100Hz スループット・スピード（エンジニアリング単位） TCP＆UDPプロトコル、自動選択10/100BaseTイーサネット・インターフェース 5psi（34kPa）～10,000psi（69MPa）圧力レンジ 第三者製圧力トランスデューサ、電圧測定素子接続可 堅牢な防水・防滴構造の筐体 データ取得開始トリガー（ソフト＆ハード） 用途： ○ ○ ○ ○ ターボ・マシナリー試験スタンド ポータブル・マルチ圧力試験器 プロセス・モニタリング 液体圧／気体圧計測システム 98RKラック&モデル9816 ラックマウント・イーサネット・インテリジェント圧力スキャナ Model 98RKスキャナ・インターフェース・ラックには、8台までの16ch仕様のModel 9816 インテリジェント圧力スキャナを搭載することでイーサネット・リンク経由でネットワーク 可能になります。 この筐体には、12個の10BaseTコネクタ接続が出来るHUB（ハブ）機能と圧力スキャナへの 電源供給機能、圧力接続ポート等が装備されています。 さらに、3台までのModel 9022全メディア対応圧力スキャナまたは、Model 9032大気圧計 等の外部リモート・ネットスキャナ・システムをサポートし、ホスト・コンピュータとのイン ターフェース機能も有します。 特長： ○ ○ ○ ○ ○ ○ ±0.05%FS システム精度 100Hz スループット・スピード（エンジニアリング単位） TCP＆UDPプロトコル、10BaseTイーサネット （5840kPa）までの圧力レンジ ～850psid Re-Zero、パージ、リークチェック機能付 データ取得開始トリガー（ソフト＆ハード） 用途： ○ タービン・エンジン研究開発 ○ ターボ・マシナリー試験スタンド Model 903X 圧力スタンダード（基準大気圧計）／圧力コントローラ Model 9032と9033は、高精度圧力スタンダード（基準器）で非腐食性ガス圧を±0.01%FS の精度で測定出来ます。 Model 9032は、高精度大気圧計として各種圧力収集に使用される差圧圧力スキャナの大気 圧補正を行います。また、絶対圧レンジとして15psi（103kPa）～750psi（5171kPa）のライ ンナップがあります。 Model 9033は、差圧専用標準器で1psid（7kPa）と5psid（35kPa）の2種類となります。 Model 9034と9038は、セットポイントに対して±0.01%FSの制御精度を有した圧力発生 器（校正器）となります。外部発生の圧力の計測も可能です。各種圧力スキャナに基準圧を与 えることで校正、検証を行うことが出来ます。9034は絶対圧レンジ（15～750psia）、9038は 差圧（1psid、5psid）専用となります。 6 Model 9IFC / 90DB / 90DC ネットワーク接続機器 9IFCは、一台のネットスキャナ構成の場合に使用します。ホストコ ・ケーブルで接続すること ンピュータと本器をイーサネット（LAN） で、ネットスキャナ・モジュールが認証されシステムとしてネット ワークが構築されます。また、9IFCは小型・堅牢なNEMA筐体なので 設置場所を選びません。 90DBは、複数台のネットスキャナ・モジュールを接続するときに使 用します。2種類の準備があり、1～7台のモジュール接続用と1～15 台用があります。どちらも一本のカテゴリ5のイーサネット・ケーブ ルでホスト・コンピュータとつながりシステムを構築します。 90DCは、最大24台までのネットスキャナ・モジュールの接続が可能で90DB同様に一本のイーサネット・ケーブルでホスト・コンピュータに接 TCPとUDPをサポートします。90DBは、各モジュール接続毎のヒューズ付電源供給ライン、電源LEDランプ、アイソ 続出来ます。プロトコルは、 レートされたハードウエア・トリガー機能を有しています。 これらのネットワーク接続機器は、100～240VACユニバーサル電源からモジュールが必要とするDC電源に変換・供給します。BNCコネクタに よるハードウエア・トリガーは、ネットスキャナのデータと外部第三者製機器のデータの同期を可能にします。ツイスト・ロック式の堅牢な丸型 コネクタは、乾燥気体用、液体圧用、温度計測用、大気圧計測用、および圧力校正モジュールとの接続を簡単に確実なものにします。 カテゴリ5のイーサネット・ケーブルは、ストレート、クロスともに使用可能です。 Model 9046 シリーズ イーサネット・インテリジェント温度スキャナ Model 9046 温度スキャナ・シリーズは、9116／9022／9816等のネットスキャナとの組み 合わせ使用が可能です。これまでの多点温度ロギング・データを別のシステムで計測し、後で データの整合性を取るという面倒な作業が不要となります。 特長： ○ 全ての熱電対（T/C）、測温抵抗体（RTD）、サーミスタ、電圧、抵抗入力 ○ 精度：熱電対 ±0.25℃ 測温抵抗体 ±0.10℃ 電圧 ±5mV ○ 33Hz スループット・スピード（エンジニアリング単位） 用途： Model 9046-S ○ エンジン試験 ○ タービン・エンジン研究開発 ○ 風洞試験 記載内容及び仕様は製品改善のため、予告なく変更する場合があります。 日本総発売元 代理店 ミッシェルジャパン株式会社 本 社 東京都武蔵野市中町1-19-18 武蔵野センタービル 〒180-0006 TEL : 0422-50-2600 FAX : 0422-52-1700 大 阪 大阪府吹田市広芝町8-12 第3マイダビル 〒564-0052 営業所 TEL : 06-6378-2600 FAX : 06-6330-1702 e-mail : info@michell-japan.co.jp www.michell-japan.co.jp 1411 1000G MC135
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