為多路、多信號(hào)的快速掃描測量構(gòu)建適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)
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合理安排被測輸入信號(hào)的次序
當(dāng)測量中有多種類型的傳感器時(shí)，最好把相同類型的傳感器編組放到一起。這樣做有兩個(gè)理由：其一是把低電平信號(hào)，如熱偶產(chǎn)生的信號(hào)與其它信號(hào)分開，從而把干擾和相互影響減到最小。其二是減少數(shù)字萬用表頻繁改變量程和功能所需要的時(shí)間。改變數(shù)字萬用表的量程和功能往往需花幾十毫秒或更長的時(shí)間， 這將顯著延長掃描時(shí)間。理想情況下，所有輸入最好都是同一類型和同一量程(例如直流電壓，10V量程)，但這是不現(xiàn)實(shí)的，有些輸入需要衰減，另一些輸入需要放大。因此最好的解決方案是按測量類型和輸出范圍組織輸入信號(hào)，如表1所示。
把所有類似的測量編組到一起。先把所有熱偶測量放到相鄰?fù)ǖ乐?，然后是各直流電壓通道，各交流電壓通道，依次類推。從而將改變功能所費(fèi)的時(shí)間減到最小。
如有可能，通過匹配輸入電平把改變量程所費(fèi)的時(shí)間減到最小。這樣做可能需要衰減或放大某些通道的輸入信號(hào)。
為完全消除量程和功能改變，把所有輸入都變換成一種類型，如直流電壓，然后在同一量程，如 10V 量程上讀出。
用250Ω 端接所有4-20mA電流環(huán)，把電流轉(zhuǎn)換成電壓。
選擇適當(dāng)?shù)亩嗦烽_關(guān)
多路開關(guān)包括多個(gè)開關(guān)，在任何給定時(shí)間，只有某一通道被接到公共輸出。掃描速度受多路開關(guān)中所用開關(guān)類型的影響。電磁繼電器堅(jiān)固，可承受相對大的電壓和電流，但如表2所示，速度是很慢的。干簧繼電器更快，通常用于數(shù)據(jù)采集掃描器中。為實(shí)現(xiàn)最高的開關(guān)速度，就需要使用 FET 開關(guān)。但 FET 不能承受大電壓，并且有相對高的“導(dǎo)通”電阻。由于數(shù)字萬用表有極高的輸入阻抗，因此 FET 的導(dǎo)通電阻一般不會(huì)成為問題。
按測試速度要求選擇正確的多路開關(guān)。干簧繼電器比電樞繼電器快，F(xiàn)ET 開關(guān)則更快。
如有可能，避免跨多路開關(guān)陣列。這需要額外的開關(guān)時(shí)間。
把容性負(fù)載效應(yīng)減到最小，它會(huì)減慢測量速度和要求更長的穩(wěn)定時(shí)間。
大多數(shù)數(shù)據(jù)記錄儀，如Agilent 34970A數(shù)據(jù)采集單元和 Agilent 34980A 多功能開關(guān)測量單元都用高精度積分式 A/D電壓表測量， 各種通過多路開關(guān)接入的輸入信號(hào)。積分式數(shù)字萬用表很好兼顧了速度和精度。如果不需要 6 1/2 位的分辨率，則可選擇較短的積分時(shí)間，雖然這會(huì)降低噪聲抑制能力。大多數(shù)積分式A/D有自動(dòng)零功能，它在兩次測量間測量內(nèi)部短路，從而補(bǔ)償 A/D 中的失調(diào)漂移。但這也使測量時(shí)間增加一倍。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還要花時(shí)間執(zhí)行命令，控制自動(dòng)量程，更新顯示，測量熱偶參考結(jié)，以及把熱偶電壓讀數(shù)轉(zhuǎn)換為溫度。所有這些工作都需要時(shí)間。因此要仔細(xì)考慮這些功能，去掉那些不影響系統(tǒng)精度的活動(dòng)，這樣做能夠顯著縮短測量時(shí)間。
如果數(shù)據(jù)記錄儀周圍環(huán)境相對穩(wěn)定，關(guān)掉自動(dòng)零功能。
直接編程數(shù)字萬用表量程，不要讓它處于自動(dòng)量程模式。
設(shè)置正確的積分時(shí)間。至少在一個(gè)工頻周期（PLC）上的積分， 以減小工頻相關(guān)噪聲的影響，但這也把測量速度限制到每秒 50 個(gè)讀數(shù)。
關(guān)斷前面板顯示和鍵盤。
用另外的恒流源輔助電阻測量，這樣就可進(jìn)行電壓測量。
不要過于頻繁地測量熱偶參考結(jié)。
在計(jì)算機(jī)中，而不要在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行熱偶電壓測量值至溫度的變換。
快速而精確地得到小引擎溫度分布圖
對于從冷啟動(dòng)到最終工作溫度的瓦斯引擎，溫度能在幾秒鐘內(nèi)變化好幾百度。為了得到精確的溫度分布圖，在尋求引擎排放批準(zhǔn)而進(jìn)行鑒定測試時(shí)，美國環(huán)保署(EPA)考慮強(qiáng)制要求每 100-200ms 進(jìn)行一次溫度測量。由于有多至 40-50個(gè)傳感器，需要達(dá)到的掃描速度為每秒 500 個(gè)通道或更高。為此需選擇正確類型的多路開關(guān)，把同類信號(hào)編組，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器測量系統(tǒng)中把量程和功能的改變減到最少，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后處理，而不要把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換放在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中執(zhí)行，這樣，就能從容滿足這些 EPA 要求。
總結(jié)
大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用都使用一種以上的傳感器。如果沒有十分重視采取各種必要措施，混合類型的傳感器的掃描速度也許不能達(dá)到要求。以上已討論了合理安排輸入信號(hào)的次序，為應(yīng)用選擇最好的多路開關(guān)形式，以及優(yōu)化數(shù)字萬用表測量的方法。采取其中某些或全部措施，就能實(shí)現(xiàn)多傳感器系統(tǒng)的最高掃描速度。
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