NI正在開發(fā)目標工業(yè)和需要能夠擴展到數(shù)千個通道的可擴展傳感器測量系統(tǒng)應用的全新技術。

傳統(tǒng)的傳感器測量系統(tǒng)通常是預定制且不靈活的，隨著應用需求不斷變化，擴展通道數(shù)和升級新型計算技術的能力有限。全新的NI SC Express產(chǎn)品家族引進了傳感器測量技術，為基于行業(yè)標準PXI平臺的可擴展傳感器測量系統(tǒng)提供了可調(diào)整的簡化體系結構。除了降低復雜度之外，這些全新的產(chǎn)品具備三個主要優(yōu)點：更好的測量精度、更靈活的同步和更高的數(shù)據(jù)吞吐量。

1) 使用集成信號調(diào)理提供更好的測量精度

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

全新的SC Express模塊使用集成信號調(diào)理體系結構為PXI平臺提供高精度傳感器測量。PXI平臺具有來自70多家廠商的超過1500個可用模塊，幫助您開發(fā)高度靈活的單一測量系統(tǒng)，滿足大部分測量應用的不同需要，同時避免了使用專用外形尺寸或專用數(shù)據(jù)總線的風險。

舉例而言，高級溫度室的可擴展高精度測量是可以從全新SC Express技術中獲益的應用。溫度室的儀器必須以很高的精度測量數(shù)百個熱電偶，因此您可以精確測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PXI機箱測量高達544個熱電偶通道。

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)的時間相關性。在采集來自不同傳感器類型的多個設備或傳感器在空間上分步在較大區(qū)域時，相關同步數(shù)據(jù)的復雜度大大提高。同步需求是在選擇測量系統(tǒng)時最重要的方面。

在過去的十多年中，PXI平臺為測量系統(tǒng)提供了世界頂尖的同步性能。PXI Express是PXI平臺的最新發(fā)展，設計用于為測量I/O設備提供高度同步，同時維護向下兼容性。使用PXI Express背板中的100 MHz差分時鐘，多個儀器可以將采樣時鐘基于相同的參考源。背板觸發(fā)線路允許將機箱中所有設備按照相同的100 MHz時鐘邊沿進行協(xié)同觸發(fā)。和之前的PXI機箱一樣，定時和同步模塊可以替換背板時鐘，在同一PXI Express機箱中提供更高精度的時鐘，您還可以用于同步多個PXI Express機箱中的測量設備。如果應用需要對分布在長距離的多個機箱進行同步，可以使用GPS或IRIG-B模塊使用共用時鐘信號進行多機箱同步。

SC Express模塊使用PXI Express總線提供一個機箱或多個機箱設備之間的緊密同步。舉例而言，NI PXIe-4330橋式傳感器輸入模塊在單一機箱中單個模塊或不同模塊之間具有小于100 ns的通道間偏差。此外，NI用全新的方法增強了NI-DAQmx驅動程序軟件，在單個機箱中配置多個SC Express模塊進行同步。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言（例如.NET）使用單個NI-DAQmx多設備任務配置并讀取來自系統(tǒng)中多個設備的數(shù)據(jù)，從而大大簡化了所需的代碼。如果您使用這個編程方法，在無需犧牲性能的情況下，驅動程序自動配置所有定時和觸發(fā)線路。

結構化測試應用通常需要從應變儀和加速度計進行同步測量，從而精確比較測量到的壓力和有限元分析模型中得到的數(shù)值。您可以簡單地使用單個NI-DAQmx多設備任務讀取用全新的NI PXIe-4330橋式傳感器輸入模塊和NI PXIe-4496加速度計輸入模塊得到的同步應力測量和振動測量，對壓力進行精確測量。和傳統(tǒng)儀器不同，對于隨著時間發(fā)展越來越復雜的設計（例如用更強更輕材料造成的機翼）等結構化測試，SC Express模塊具有適應不斷變化需求的靈活性。

3) 高數(shù)據(jù)吞吐量

高通道數(shù)測量系統(tǒng)必須將大量數(shù)據(jù)傳送到主機控制器上，因此您可以實時分析數(shù)據(jù)或是流盤進行后期分析。過去，通信總線帶寬是通道數(shù)或系統(tǒng)中最大采集速度的限制因素。回避這個限制的唯一方法是為采集設備增加板載內(nèi)存，從而允許在有限時間內(nèi)更高的采集速度。除了成本更高之外，這個方法還為采集軟件增加了復雜性，用戶也無法實時查看數(shù)據(jù)。

SC Express模塊基于PXI Express總線，提供了每通道250 MB/s帶寬將數(shù)據(jù)傳送到控制器上。如圖2所示，在不超過通信總線帶寬的情況下，全新的SC Express模塊可以擴展到更高通道數(shù)。

在通信總線不是測量速度或通道數(shù)的限制因素時，處理速度或寫入磁盤性能可能會影響系統(tǒng)性能。使用NI-DAQmx驅動程序，您可以將數(shù)據(jù)直接傳送到技術數(shù)據(jù)管理流（TDMS）文件格式中，它提供了高達400 MB/s的記錄吞吐量，能夠快速處理太字節(jié)數(shù)據(jù)。您可以使用LabVIEW數(shù)據(jù)搜索工具包或NI DIAdem數(shù)據(jù)管理軟件方便地對這些大型數(shù)據(jù)集進行管理、分析、可視化和報告有用信息。

圖1：NI-DAQmx多設備任務從NI PXIe-4330橋式傳感器輸入模塊和NI PXIe-4496加速度計輸入模塊讀取同步的張力和加速度計數(shù)據(jù)。

許多軍事和航天測試工程師需要測量數(shù)百個處于不同電壓或地電平的模擬信號。除了能夠擴展到數(shù)百個通道的靈活性之外，測量系統(tǒng)必須具備通道間隔離的模擬輸入，以便安全地測量來自這些測試單元的信號。全新的NI PXIe-4300高電壓模擬輸入模塊和帶有TDMS功能的NI DAQmx能夠很好地滿足這些測試單元的挑戰(zhàn)。

快速方便地構造可擴展高通道數(shù)傳感器管理系統(tǒng)

SC Express模塊在PXI Express總線上提供了集成信號調(diào)理和數(shù)據(jù)采集，提供了帶有世界級同步和高數(shù)據(jù)吞吐量的更高精度測量。如果您將測量模塊結合NI-DAQmx特性（包括TDMS和多設備任務），就可以方便地構建可擴展傳感器測量系統(tǒng)，滿足您高通道數(shù)測量應用的獨特需求。

圖2：SC Express模塊的總吞吐量隨著通道數(shù)增加而增加。

全新自帶信號調(diào)理的PXI Express數(shù)據(jù)采集模塊

全新推出的自帶信號調(diào)理的高性能PXI Express數(shù)據(jù)采集（DAQ）模塊是實現(xiàn)應變、全橋、熱電偶以及高電壓測量的理想平臺。這些SC Express模塊提供了更高的測量精度、更高的數(shù)據(jù)吞吐以及與高通道數(shù)測量應用更緊密的同步性能。NI PXIe-4330 橋路輸入模塊為每個通道配備了24位 ADC 以及高達每通道25kS/s的采樣率。NI PXIe-4353熱電偶輸入模塊則具備24位的分辨率，精度達到0.3攝氏度以及300V板級隔離。NI PXIe-4300高電壓模擬輸入模塊提供了通道間隔離以及每通道可測量高達300V的同步ADC芯片。作為PXI平臺的一部分，SC Express模塊可方便地與其他PXI模塊進行同步，例如NI X系列數(shù)據(jù)采集設備、NI DSA模塊以及其他模塊化儀器。