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数据采集 vs. 数字化仪,您用对了吗?

2020-10-24 来源: YIQIFUWU宜器服务网 阅读量 :



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。





下面,我们就要给工程师小伙伴们提供三个数采使用和选择的提示。

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。

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我们来看下面的结构图


结构图.png
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)


图二.png

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。

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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。


图三.png

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。

03

我们来看一下对其上电过程的测试结果。


图四.png
图四.1.png

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!


这种同步数采的采样率达到了800KSa/s, 可以采集如机械振动、音频声学等时域信号,并在时域和频域中对其进行深层分析。

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。


图五.png

图5


图六.png
图六.1.png

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。


图七.png
图七.1.png

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。


图八.png

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。


图九.png

图9

还有,下图中即时数据、迹线和设置状态的截图。


图十.png

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.jpg

电容&温度曲线测试

02.jpg

DC/DC电源动态精确测试

03.jpg

医疗脉搏传感器测试


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