全新的M系列产品为数据采集设定更高标准
介绍M系列产品采用NI-STC2、NI-MCal和NI-PGIA技术提高数据采集性能的概况。
关键词：数据采集；测试；特性
New M Series Product Sets Higher Standard for DAQ
Key words: DAQ; test; feature
新一代数据采集设备
M系列DAQ产品有6个DMA通道。数据不通过处理器就可直接从DAQ设备上发送到PC内存，保证了数据的高速传输，并且不占用处理器，使处理器可以执行其他任务，如数据换算和分析。采用这种内置板载NI-STC2系统定时控制器ASIC中的技术，单个设备可以以最高速度同时执行模拟输入、模拟输出、数字输入、数字输出和2个定时器/计数器操作，而且不会丢失数据或造成错误。
许多插入式DAQ设备不仅受到它们的采集或更新速率的限制，而且还受数据传送到PC内存的速率限制。旧式的数据采集设备使用中断请求通路(Interrupt Request Lines, IRQ)来把数据传送到PC内存。IRQ要占用计算机的处理器来控制数据的传送；由于阻止了PC处理其他操作，这会导致系统的效率下降。
许多新的数据采集设备只有1个或2个DMA通道。对于这些设备，在执行超出DMA通道数的操作时就需要使用IRQ。随着数据传输速率的提高以及要同时执行更多的操作，这些IRQ开始独占PC的处理时间，导致系统变慢并最终产生错误。使用M系列DAQ设备和NI-STC2就可以解决这一问题，因为有足够的DMA通道可以同时执行DAQ设备上所有操作而不使用IRQ。
许多插入式DAQ设备不仅受到它们的采集或更新速率的限制，而且还受数据传送到PC内存的速率限制。旧式的数据采集设备使用中断请求通路(Interrupt Request Lines, IRQ)来把数据传送到PC内存。IRQ要占用计算机的处理器来控制数据的传送；由于阻止了PC处理其他操作，这会导致系统的效率下降。
许多新的数据采集设备只有1个或2个DMA通道。对于这些设备，在执行超出DMA通道数的操作时就需要使用IRQ。随着数据传输速率的提高以及要同时执行更多的操作，这些IRQ开始独占PC的处理时间，导致系统变慢并最终产生错误。使用M系列DAQ设备和NI-STC2就可以解决这一问题，因为有足够的DMA通道可以同时执行DAQ设备上所有操作而不使用IRQ。
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电子器件，如模拟到数字转换器(ADC)等，会随时间和温度产生非线性和漂移。补偿这些固有误差需要设备能够进行自校准。传统数据采集设备使用板载的高精度参考电压，在单个测量范围内进行2点校准。这种方法不能消除ADC范围内的非线性情况，从而降低了设备的测量精度。此外，在扫描具有不同输入范围的多个通道的测量过程中，假设ADC在整个范围内是完全线性的，因此测量的结果就会受到这种不正确假设的影响。
M系列设备采用的NI?MCal技术具有专利的线性化和校准引擎，能对上千个电压和所有输入范围进行校准。NI?MCal技术把测量的精度提高了5倍。此外，大多数M系列设备具有更高精度的参考电压，使建议的校准时间间隔由1年提高到2年，从而降低了设备的维护成本。
在快速扫描时数据采集设备的精度也会受到放大器稳定时间的影响。数据采集设备的指标常常用分辨率和最大采样率来定义，而这些指标没有反映设备在高速采样时扫描多个通道所需的时间，因为放大器有可能没有足够的时间来稳定输出结果。对于稳定时间较长的数据采集设备，这会导致16位的设备在测量动态信号时精度比12位的设备低。
在设计新的M系列DAQ设备时，NI开发出新一代的可编程仪器放大器，NI-PGIA2，它有比现有的商业化仪器更少的稳定时间。这种专门设计的放大器在高速采集率下具有更高的测量分辨率，并能进行更为精确的动态信号采集。
M系列设备采用的NI?MCal技术具有专利的线性化和校准引擎，能对上千个电压和所有输入范围进行校准。NI?MCal技术把测量的精度提高了5倍。此外，大多数M系列设备具有更高精度的参考电压，使建议的校准时间间隔由1年提高到2年，从而降低了设备的维护成本。
在快速扫描时数据采集设备的精度也会受到放大器稳定时间的影响。数据采集设备的指标常常用分辨率和最大采样率来定义，而这些指标没有反映设备在高速采样时扫描多个通道所需的时间，因为放大器有可能没有足够的时间来稳定输出结果。对于稳定时间较长的数据采集设备，这会导致16位的设备在测量动态信号时精度比12位的设备低。
在设计新的M系列DAQ设备时，NI开发出新一代的可编程仪器放大器，NI-PGIA2，它有比现有的商业化仪器更少的稳定时间。这种专门设计的放大器在高速采集率下具有更高的测量分辨率，并能进行更为精确的动态信号采集。
这些新特性包括采用了商业化的ADC发展的新技术。例如，现在M系列DAQ设备的最高分辨率为18位，而绝大多数数据采集设备的分辨率为12或16位。为了优化现代的ADC的精度，M系列DAQ设备可以在整个范围内自行校准。和只能在增益上校准的数据采集设备相比，M系列DAQ设备的精度有了极大的提高。
NI-STC2设计中改善了数字架构。以前的NI设备使用8个数字通道，而24或28个数字通道已成为M系列产品的标准。此外，可以用一个板载时钟来同步32个数字通道并使数字更新速率达到10MHz。
板上的NI-STC2计数器/定时器也获得了更新。M系列DAQ设备使用具有更快时基的32位计数器来提高脉冲的宽度和频率的测量精度，和以前E系列产品相比测量精度提高了4倍。它们增加了新的测量功能，包括正交编码器的输入。表1总结了E系列DAQ提高到M系列DAQ设备所更新的特性。
NI-STC2设计中改善了数字架构。以前的NI设备使用8个数字通道，而24或28个数字通道已成为M系列产品的标准。此外，可以用一个板载时钟来同步32个数字通道并使数字更新速率达到10MHz。
板上的NI-STC2计数器/定时器也获得了更新。M系列DAQ设备使用具有更快时基的32位计数器来提高脉冲的宽度和频率的测量精度，和以前E系列产品相比测量精度提高了4倍。它们增加了新的测量功能，包括正交编码器的输入。表1总结了E系列DAQ提高到M系列DAQ设备所更新的特性。
M系列DAQ设备丰富的新技术和特性使它们非常适合用于多种应用，包括自动化测试、过程控 制和传感器测量。由于有6个DMA通道，单个M系列DAQ设备可以同时实现6种不同仪器所具有 的功能。为了测量DC电压，具有18位输入的DAQ设备能提供高于5 1/2位的分辨率。
典型的过程和加工自动化应用使用PID和模糊逻辑控制循环来测量和控制如温度和压力等物 理现象。由于有多达4个模拟输出，单个M系列设备能同时运行4个PID循环。您也可以使用同 一个设备来监控32个模拟输入和控制148个数据通道。
经过设计，M系列DAQ设备也能无缝地和IEEE1451.4智能传感器协同工作。使用M系列D AQ设备、NI信号调整和NI?DAQmx测量服务软件，您可以通过自动读取传感器电子数据表来 获取智能传感器测量结果，而不需要人工输入传感器数据，或者用电子数据表来自动对传感 器测量结果进行换算。
M系列DAQ产品降低了数据采集的成本。尽管这种产品增强了I/O功能，不过，每个I/O通道 的成本却降低了30%。M系列产品采用了以前DAQ产品所不具备的NI-STC2，NI-MCal和NI-P GIA技术，而且还能和NI- LabVIEW和NI-DAQmx测量服务软件无缝地集成，从而具有更好的性 能、更高的价值并提供更多的I/O。
典型的过程和加工自动化应用使用PID和模糊逻辑控制循环来测量和控制如温度和压力等物 理现象。由于有多达4个模拟输出，单个M系列设备能同时运行4个PID循环。您也可以使用同 一个设备来监控32个模拟输入和控制148个数据通道。
经过设计，M系列DAQ设备也能无缝地和IEEE1451.4智能传感器协同工作。使用M系列D AQ设备、NI信号调整和NI?DAQmx测量服务软件，您可以通过自动读取传感器电子数据表来 获取智能传感器测量结果，而不需要人工输入传感器数据，或者用电子数据表来自动对传感 器测量结果进行换算。
M系列DAQ产品降低了数据采集的成本。尽管这种产品增强了I/O功能，不过，每个I/O通道 的成本却降低了30%。M系列产品采用了以前DAQ产品所不具备的NI-STC2，NI-MCal和NI-P GIA技术，而且还能和NI- LabVIEW和NI-DAQmx测量服务软件无缝地集成，从而具有更好的性 能、更高的价值并提供更多的I/O。
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