全新的M系列產(chǎn)品為數(shù)據(jù)采集設(shè)定更高標(biāo)準(zhǔn)
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全新的M系列產(chǎn)品為數(shù)據(jù)采集設(shè)定更高標(biāo)準(zhǔn)
介紹M系列產(chǎn)品采用NI-STC2、NI-MCal和NI-PGIA技術(shù)提高數(shù)據(jù)采集性能的概況。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集；測試；特性
New M Series Product Sets Higher Standard for DAQ
Key words: DAQ; test; feature
新一代數(shù)據(jù)采集設(shè)備M系列DAQ產(chǎn)品有6個DMA通道。數(shù)據(jù)不通過處理器就可直接從DAQ設(shè)備上發(fā)送到PC內(nèi)存，保證了數(shù)據(jù)的高速傳輸，并且不占用處理器，使處理器可以執(zhí)行其他任務(wù)，如數(shù)據(jù)換算和分析。采用這種內(nèi)置板載NI-STC2系統(tǒng)定時控制器ASIC中的技術(shù)，單個設(shè)備可以以最高速度同時執(zhí)行模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出和2個定時器/計數(shù)器操作，而且不會丟失數(shù)據(jù)或造成錯誤。
許多插入式DAQ設(shè)備不僅受到它們的采集或更新速率的限制，而且還受數(shù)據(jù)傳送到PC內(nèi)存的速率限制。舊式的數(shù)據(jù)采集設(shè)備使用中斷請求通路(Interrupt Request Lines, IRQ)來把數(shù)據(jù)傳送到PC內(nèi)存。IRQ要占用計算機的處理器來控制數(shù)據(jù)的傳送；由于阻止了PC處理其他操作，這會導(dǎo)致系統(tǒng)的效率下降。
許多新的數(shù)據(jù)采集設(shè)備只有1個或2個DMA通道。對于這些設(shè)備，在執(zhí)行超出DMA通道數(shù)的操作時就需要使用IRQ。隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的提高以及要同時執(zhí)行更多的操作，這些IRQ開始獨占PC的處理時間，導(dǎo)致系統(tǒng)變慢并最終產(chǎn)生錯誤。使用M系列DAQ設(shè)備和NI-STC2就可以解決這一問題，因為有足夠的DMA通道可以同時執(zhí)行DAQ設(shè)備上所有操作而不使用IRQ。
許多插入式DAQ設(shè)備不僅受到它們的采集或更新速率的限制，而且還受數(shù)據(jù)傳送到PC內(nèi)存的速率限制。舊式的數(shù)據(jù)采集設(shè)備使用中斷請求通路(Interrupt Request Lines, IRQ)來把數(shù)據(jù)傳送到PC內(nèi)存。IRQ要占用計算機的處理器來控制數(shù)據(jù)的傳送；由于阻止了PC處理其他操作，這會導(dǎo)致系統(tǒng)的效率下降。
許多新的數(shù)據(jù)采集設(shè)備只有1個或2個DMA通道。對于這些設(shè)備，在執(zhí)行超出DMA通道數(shù)的操作時就需要使用IRQ。隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的提高以及要同時執(zhí)行更多的操作，這些IRQ開始獨占PC的處理時間，導(dǎo)致系統(tǒng)變慢并最終產(chǎn)生錯誤。使用M系列DAQ設(shè)備和NI-STC2就可以解決這一問題，因為有足夠的DMA通道可以同時執(zhí)行DAQ設(shè)備上所有操作而不使用IRQ。
? 電子器件，如模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)等，會隨時間和溫度產(chǎn)生非線性和漂移。補償這些固有誤差需要設(shè)備能夠進行自校準(zhǔn)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備使用板載的高精度參考電壓，在單個測量范圍內(nèi)進行2點校準(zhǔn)。這種方法不能消除ADC范圍內(nèi)的非線性情況，從而降低了設(shè)備的測量精度。此外，在掃描具有不同輸入范圍的多個通道的測量過程中，假設(shè)ADC在整個范圍內(nèi)是完全線性的，因此測量的結(jié)果就會受到這種不正確假設(shè)的影響。
M系列設(shè)備采用的NI?MCal技術(shù)具有專利的線性化和校準(zhǔn)引擎，能對上千個電壓和所有輸入范圍進行校準(zhǔn)。NI?MCal技術(shù)把測量的精度提高了5倍。此外，大多數(shù)M系列設(shè)備具有更高精度的參考電壓，使建議的校準(zhǔn)時間間隔由1年提高到2年，從而降低了設(shè)備的維護成本。
在快速掃描時數(shù)據(jù)采集設(shè)備的精度也會受到放大器穩(wěn)定時間的影響。數(shù)據(jù)采集設(shè)備的指標(biāo)常常用分辨率和最大采樣率來定義，而這些指標(biāo)沒有反映設(shè)備在高速采樣時掃描多個通道所需的時間，因為放大器有可能沒有足夠的時間來穩(wěn)定輸出結(jié)果。對于穩(wěn)定時間較長的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，這會導(dǎo)致16位的設(shè)備在測量動態(tài)信號時精度比12位的設(shè)備低。
在設(shè)計新的M系列DAQ設(shè)備時，NI開發(fā)出新一代的可編程儀器放大器，NI-PGIA2，它有比現(xiàn)有的商業(yè)化儀器更少的穩(wěn)定時間。這種專門設(shè)計的放大器在高速采集率下具有更高的測量分辨率，并能進行更為精確的動態(tài)信號采集。
M系列設(shè)備采用的NI?MCal技術(shù)具有專利的線性化和校準(zhǔn)引擎，能對上千個電壓和所有輸入范圍進行校準(zhǔn)。NI?MCal技術(shù)把測量的精度提高了5倍。此外，大多數(shù)M系列設(shè)備具有更高精度的參考電壓，使建議的校準(zhǔn)時間間隔由1年提高到2年，從而降低了設(shè)備的維護成本。
在快速掃描時數(shù)據(jù)采集設(shè)備的精度也會受到放大器穩(wěn)定時間的影響。數(shù)據(jù)采集設(shè)備的指標(biāo)常常用分辨率和最大采樣率來定義，而這些指標(biāo)沒有反映設(shè)備在高速采樣時掃描多個通道所需的時間，因為放大器有可能沒有足夠的時間來穩(wěn)定輸出結(jié)果。對于穩(wěn)定時間較長的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，這會導(dǎo)致16位的設(shè)備在測量動態(tài)信號時精度比12位的設(shè)備低。
在設(shè)計新的M系列DAQ設(shè)備時，NI開發(fā)出新一代的可編程儀器放大器，NI-PGIA2，它有比現(xiàn)有的商業(yè)化儀器更少的穩(wěn)定時間。這種專門設(shè)計的放大器在高速采集率下具有更高的測量分辨率，并能進行更為精確的動態(tài)信號采集。
這些新特性包括采用了商業(yè)化的ADC發(fā)展的新技術(shù)。例如，現(xiàn)在M系列DAQ設(shè)備的最高分辨率為18位，而絕大多數(shù)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的分辨率為12或16位。為了優(yōu)化現(xiàn)代的ADC的精度，M系列DAQ設(shè)備可以在整個范圍內(nèi)自行校準(zhǔn)。和只能在增益上校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備相比，M系列DAQ設(shè)備的精度有了極大的提高。
NI-STC2設(shè)計中改善了數(shù)字架構(gòu)。以前的NI設(shè)備使用8個數(shù)字通道，而24或28個數(shù)字通道已成為M系列產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。此外，可以用一個板載時鐘來同步32個數(shù)字通道并使數(shù)字更新速率達到10MHz。
板上的NI-STC2計數(shù)器/定時器也獲得了更新。M系列DAQ設(shè)備使用具有更快時基的32位計數(shù)器來提高脈沖的寬度和頻率的測量精度，和以前E系列產(chǎn)品相比測量精度提高了4倍。它們增加了新的測量功能，包括正交編碼器的輸入。表1總結(jié)了E系列DAQ提高到M系列DAQ設(shè)備所更新的特性。
NI-STC2設(shè)計中改善了數(shù)字架構(gòu)。以前的NI設(shè)備使用8個數(shù)字通道，而24或28個數(shù)字通道已成為M系列產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。此外，可以用一個板載時鐘來同步32個數(shù)字通道并使數(shù)字更新速率達到10MHz。
板上的NI-STC2計數(shù)器/定時器也獲得了更新。M系列DAQ設(shè)備使用具有更快時基的32位計數(shù)器來提高脈沖的寬度和頻率的測量精度，和以前E系列產(chǎn)品相比測量精度提高了4倍。它們增加了新的測量功能，包括正交編碼器的輸入。表1總結(jié)了E系列DAQ提高到M系列DAQ設(shè)備所更新的特性。
M系列DAQ設(shè)備豐富的新技術(shù)和特性使它們非常適合用于多種應(yīng)用，包括自動化測試、過程控 制和傳感器測量。由于有6個DMA通道，單個M系列DAQ設(shè)備可以同時實現(xiàn)6種不同儀器所具有 的功能。為了測量DC電壓，具有18位輸入的DAQ設(shè)備能提供高于5 1/2位的分辨率。
典型的過程和加工自動化應(yīng)用使用PID和模糊邏輯控制循環(huán)來測量和控制如溫度和壓力等物 理現(xiàn)象。由于有多達4個模擬輸出，單個M系列設(shè)備能同時運行4個PID循環(huán)。您也可以使用同 一個設(shè)備來監(jiān)控32個模擬輸入和控制148個數(shù)據(jù)通道。
經(jīng)過設(shè)計，M系列DAQ設(shè)備也能無縫地和IEEE1451.4智能傳感器協(xié)同工作。使用M系列D AQ設(shè)備、NI信號調(diào)整和NI?DAQmx測量服務(wù)軟件，您可以通過自動讀取傳感器電子數(shù)據(jù)表來 獲取智能傳感器測量結(jié)果，而不需要人工輸入傳感器數(shù)據(jù)，或者用電子數(shù)據(jù)表來自動對傳感 器測量結(jié)果進行換算。
M系列DAQ產(chǎn)品降低了數(shù)據(jù)采集的成本。盡管這種產(chǎn)品增強了I/O功能，不過，每個I/O通道 的成本卻降低了30%。M系列產(chǎn)品采用了以前DAQ產(chǎn)品所不具備的NI-STC2，NI-MCal和NI-P GIA技術(shù)，而且還能和NI- LabVIEW和NI-DAQmx測量服務(wù)軟件無縫地集成，從而具有更好的性 能、更高的價值并提供更多的I/O。
典型的過程和加工自動化應(yīng)用使用PID和模糊邏輯控制循環(huán)來測量和控制如溫度和壓力等物 理現(xiàn)象。由于有多達4個模擬輸出，單個M系列設(shè)備能同時運行4個PID循環(huán)。您也可以使用同 一個設(shè)備來監(jiān)控32個模擬輸入和控制148個數(shù)據(jù)通道。
經(jīng)過設(shè)計，M系列DAQ設(shè)備也能無縫地和IEEE1451.4智能傳感器協(xié)同工作。使用M系列D AQ設(shè)備、NI信號調(diào)整和NI?DAQmx測量服務(wù)軟件，您可以通過自動讀取傳感器電子數(shù)據(jù)表來 獲取智能傳感器測量結(jié)果，而不需要人工輸入傳感器數(shù)據(jù)，或者用電子數(shù)據(jù)表來自動對傳感 器測量結(jié)果進行換算。
M系列DAQ產(chǎn)品降低了數(shù)據(jù)采集的成本。盡管這種產(chǎn)品增強了I/O功能，不過，每個I/O通道 的成本卻降低了30%。M系列產(chǎn)品采用了以前DAQ產(chǎn)品所不具備的NI-STC2，NI-MCal和NI-P GIA技術(shù)，而且還能和NI- LabVIEW和NI-DAQmx測量服務(wù)軟件無縫地集成，從而具有更好的性 能、更高的價值并提供更多的I/O。
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