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数据采集 vs. 数字化仪,您用对了吗?

发布时间:2021-01-08

浏览次数:25

为了评估产品的使用寿命,或者验证产品是否在预期的使用、运输或储存等各种场景下的性能,就需要对其在研发、设计验证及抽检等环节进行可靠性测试。测试的项目包括温度、电压、电流、频率、流量、应变等多种参数,而且往往还需要对众多测试点进行长时间跟踪测量。这种测试,数据采集器是最常用的测试仪表之一。

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提示#1: 被质疑的数据采集vs数字化仪

数据采集器是大家在测试过程中最经常用到的,例如典型的从惠普年代到是德科技的34970A和34972A,还有新的DAQ970A,配备34901A多路复用器,就构成了20-60路的数据采集,直接测量电压、电流、电阻、电容,并配合各种传感器,测量温度、压力等。


1.我们来看下面的结构图


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图1


很明显,在这种测试结构中,测量引擎只有一个。信号通过开关和信号调理进入测试引擎。测试引擎是一个高性能的六位半数字万用表,精确测量和读出每一路信号。这类数据采集的特点:

1) 扫描型,每一个测试点要比前一个测试点有一个时间间隔。
2) 测试速度比较慢,适合信号的静态特性测量。
3) 通常能提供很高的测量精度。但精度也与测量速度和传感器的选择密切相关。(测量精度的话题下次再与工程师小伙伴们细聊)
4) 信号可以是同一类信号,比如20路的电压;也可以是不同类型的信号,比如温度、电压、电流和电容各5路。


2.我们来看一个测试实例


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我们用DAQ970A数采主机,配上901A多路复用器,分别测量电解电容、薄膜电容的容值随温度的变化。我用了4个通道,其中2个测量温度,2个测量电容。我们看到了截屏上的测试结果。(具体测试过程的视频,在本文的最后有链接)

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图2



不同于扫描式数据采集,数字化仪是多路同步数据采集,用于多路动态信号的同步测量,其工作原理类似示波器,在每一个输入通道上都有信号调理和测试引擎,但与示波器不同的是,其采用速率远低于示波器,但分辨率则要比示波器高出几个数量级,适用于音频、高频振动、冲撞变形、应力变形、医疗传感器、甚至开关电源的瞬态响应等频率较低,幅度小、动态范围大的应用场合。


02

下面,我们用DAQ970A主机中插入DAQM909A 4路同步数字化仪模块来说明。我们用它抓取一个DC-DC的瞬态,分别测量 Vin/Iin, Vout/Iout. 如下所示。

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图3


这是一个小功率的DC-DC,电流在微安到毫安级,这种DC-DC最多的应用就是目前小功率的物联网、可穿戴等智能设备。


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我们来看一下对其上电过程的测试结果。

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图4


小伙伴们感觉到与示波器的不同了吗?明显从中看到的精细程度,要远高于示波器。在这个测试中,我用的是一个4通道的同步数采,分辨率是24bit, 比一般的示波器足足高1万倍以上!对,你没看错,是1万倍,不是100倍!


04

看下图,我们来测量一个马达的振动噪声情况。我们在马达上加了一个振动传感器,利用DAQ970A配合DAQM909A 模块来测量,希望为寻找噪声源提供有价值的线索。

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图5


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图6

这是一个电机启动时的振动时域波形。从这里,我们可以看出振动的幅度,但从中还是无法判断噪声源。


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现在,我们进入频域分析,看看是否可以帮助定位噪声源的频率。这个数采的软件提供频域分析功能,可结合采样速率设定FFT Size,看下图。

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图7

从这种图上,我们可以看到噪声的振动频率分布,特别在8.3KHz附近,出现了最高的振动幅度。这个线索就更有价值了。


因此,扫描式数采和同步测量的数字化仪有不同的工作原理,其应用,前者注重信号静态特性测量,而后者,则更多用于多路信号同步的动态特性测量。


提示#2:  合适的数据采集器和模块


我们以上的测试设备,是起源于上世纪的数采平台, 即1997年HP34970A,到2001年的Agilent34970A,再到2019年的DAQ970A,性能不断提升,高品质一贯传承。


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图8


多路数据采集配备的是 DAQM901A 模块,其性能沿袭了经典的34901A多路数采模块。而多路同步采集的数字化仪的应用,我们则采用了 DAQM909A 同步数采模块,这是一个新产品,它可以插在DAQ970A的主机中使用,具备4通道,24bit 分辨率,800KSa/s 采样率的同步采集。


提示#3:  舒适的数据采集和控制软件


通道数多、数据量大,无论是仪器设置还是数据处理,都会很麻烦,甚至会让使用者濒临崩溃!为了让工程师伙伴们从濒临崩溃,一步跨入极度舒适,我们特意开发了支持数采的BenchVue软件平台

下图就是DC-DC测试实例,BenchVue 软件设置4个通道的截屏。


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图9



还有,下图中即时数据、迹线和设置状态的截图。


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图10



提示#4:  如何少花钱多办事


最重要的一个提示:如何少花钱多办事。 
如果你有购买 DAQ970A 或 DAQ973A 的计划,需要同时配置 DAQM901A 多路数采模块和 DAQM909A 数字化仪模块。当您购买的时候,只需要支付主机和 DAQM909A 模块的费用,在指定期限内,即可免费获得一个 DAQM901A 模块。

下面是3段实际测试案例小视频,给你分享一下专业级的测量。分别是:


01. 电容&温度曲线测试

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02. DC/DC电源动态精确测试

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03. 医疗脉搏传感器测试

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如要了解更多详情,请来电咨询:

                                              400-018-5117(上海精测电子有限公司)

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------转自是德科技