可擴(kuò)展傳感器測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)

NI正在開發(fā)目標(biāo)工業(yè)和需要能夠擴(kuò)展到數(shù)千個(gè)通道的可擴(kuò)展傳感器測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用的全新技術(shù)。

　　傳統(tǒng)的傳感器測(cè)量系統(tǒng)通常是預(yù)定制且不靈活的，隨著應(yīng)用需求不斷變化，擴(kuò)展通道數(shù)和升級(jí)新型計(jì)算技術(shù)的能力有限。全新的NI SC Express產(chǎn)品家族引進(jìn)了傳感器測(cè)量技術(shù)，為基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)PXI平臺(tái)的可擴(kuò)展傳感器測(cè)量系統(tǒng)提供了可調(diào)整的簡(jiǎn)化體系結(jié)構(gòu)。除了降低復(fù)雜度之外，這些全新的產(chǎn)品具備三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：更好的測(cè)量精度、更靈活的同步和更高的數(shù)據(jù)吞吐量。

　　1) 使用集成信號(hào)調(diào)理提供更好的測(cè)量精度

　　許多傳感器在對(duì)輸出進(jìn)行精確數(shù)字化前需要信號(hào)調(diào)理。信號(hào)調(diào)理的一些例子包括放大器、激勵(lì)、隔離和濾波。通常，您可能通過(guò)其他連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)理，將調(diào)理后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。全新的技術(shù)和微型化幫助公司將信號(hào)調(diào)理和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器集成到同一設(shè)備中，通過(guò)去除可能引起出錯(cuò)的電纜和接頭，提供了更高的測(cè)量精度。集成信號(hào)調(diào)理還減少了測(cè)量系統(tǒng)中的組件數(shù)量，簡(jiǎn)化了安裝、維護(hù)和標(biāo)定，并且還降低了尺寸和高通道數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的成本。

　　全新的SC Express模塊使用集成信號(hào)調(diào)理體系結(jié)構(gòu)為PXI平臺(tái)提供高精度傳感器測(cè)量。PXI平臺(tái)具有來(lái)自70多家廠商的超過(guò)1500個(gè)可用模塊，幫助您開發(fā)高度靈活的單一測(cè)量系統(tǒng)，滿足大部分測(cè)量應(yīng)用的不同需要，同時(shí)避免了使用專用外形尺寸或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)總線的風(fēng)險(xiǎn)。歡迎轉(zhuǎn)載，本文來(lái)自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://www.elecfans.com)

　　舉例而言，高級(jí)溫度室的可擴(kuò)展高精度測(cè)量是可以從全新SC Express技術(shù)中獲益的應(yīng)用。溫度室的儀器必須以很高的精度測(cè)量數(shù)百個(gè)熱電偶，因此您可以精確測(cè)量并控制溫度室的溫度分步。使用NI PXIe-4353 SC Express模塊，您可以使用單個(gè)PXI機(jī)箱測(cè)量高達(dá)544個(gè)熱電偶通道。

　　表1：全新NI SC Express產(chǎn)品家族模塊比較

　　2) 靈活、高性能的同步

　　為了有效使用和分析數(shù)據(jù)，您必須知道數(shù)據(jù)的時(shí)間相關(guān)性。在采集來(lái)自不同傳感器類型的多個(gè)設(shè)備或傳感器在空間上分步在較大區(qū)域時(shí)，相關(guān)同步數(shù)據(jù)的復(fù)雜度大大提高。同步需求是在選擇測(cè)量系統(tǒng)時(shí)最重要的方面。

　　在過(guò)去的十多年中，PXI平臺(tái)為測(cè)量系統(tǒng)提供了世界頂尖的同步性能。PXI Express是PXI平臺(tái)的最新發(fā)展，設(shè)計(jì)用于為測(cè)量I/O設(shè)備提供高度同步，同時(shí)維護(hù)向下兼容性。使用PXI Express背板中的100 MHz差分時(shí)鐘，多個(gè)儀器可以將采樣時(shí)鐘基于相同的參考源。背板觸發(fā)線路允許將機(jī)箱中所有設(shè)備按照相同的100 MHz時(shí)鐘邊沿進(jìn)行協(xié)同觸發(fā)。和之前的PXI機(jī)箱一樣，定時(shí)和同步模塊可以替換背板時(shí)鐘，在同一PXI Express機(jī)箱中提供更高精度的時(shí)鐘，您還可以用于同步多個(gè)PXI Express機(jī)箱中的測(cè)量設(shè)備。如果應(yīng)用需要對(duì)分布在長(zhǎng)距離的多個(gè)機(jī)箱進(jìn)行同步，可以使用GPS或IRIG-B模塊使用共用時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行多機(jī)箱同步。

　　SC Express模塊使用PXI Express總線提供一個(gè)機(jī)箱或多個(gè)機(jī)箱設(shè)備之間的緊密同步。舉例而言，NI PXIe-4330橋式傳感器輸入模塊在單一機(jī)箱中單個(gè)模塊或不同模塊之間具有小于100 ns的通道間偏差。此外，NI用全新的方法增強(qiáng)了NI-DAQmx驅(qū)動(dòng)程序軟件，在單個(gè)機(jī)箱中配置多個(gè)SC Express模塊進(jìn)行同步。如下圖所示，您可以在NI LabVIEW圖形化編程環(huán)境或基于文本的通用語(yǔ)言(例如.NET)使用單個(gè)NI-DAQmx多設(shè)備任務(wù)配置并讀取來(lái)自系統(tǒng)中多個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)，從而大大簡(jiǎn)化了所需的代碼。如果您使用這個(gè)編程方法，在無(wú)需犧牲性能的情況下，驅(qū)動(dòng)程序自動(dòng)配置所有定時(shí)和觸發(fā)線路。

　　結(jié)構(gòu)化測(cè)試應(yīng)用通常需要從應(yīng)變儀和加速度計(jì)進(jìn)行同步測(cè)量，從而精確比較測(cè)量到的壓力和有限元分析模型中得到的數(shù)值。您可以簡(jiǎn)單地使用單個(gè)NI-DAQmx多設(shè)備任務(wù)讀取用全新的NI PXIe-4330橋式傳感器輸入模塊和NI PXIe-4496加速度計(jì)輸入模塊得到的同步應(yīng)力測(cè)量和振動(dòng)測(cè)量，對(duì)壓力進(jìn)行精確測(cè)量。和傳統(tǒng)儀器不同，對(duì)于隨著時(shí)間發(fā)展越來(lái)越復(fù)雜的設(shè)計(jì)(例如用更強(qiáng)更輕材料造成的機(jī)翼)等結(jié)構(gòu)化測(cè)試，SC Express模塊具有適應(yīng)不斷變化需求的靈活性。

　　3) 高數(shù)據(jù)吞吐量