全新M系列產(chǎn)品為DAQ設(shè)定更高的標(biāo)準(zhǔn)

插入式數(shù)據(jù)采集(DAQ)的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)生了變化。在設(shè)計(jì)新的NI M系列DAQ設(shè)備時(shí)，NI不僅升級(jí)了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的DAQ設(shè)備的功能，而且還重新設(shè)計(jì)了整個(gè)架構(gòu)。由于基于全新的NI-STC 2系統(tǒng)控制器芯片與NI-PGIA2放大器技術(shù)，從而使得該DAQ設(shè)備在測(cè)量精度、采樣速率、I/O通道數(shù)方面增加了許多新的功能和特性。

使用NI-STC 2
提高數(shù)據(jù)吞吐量
M系列DAQ產(chǎn)品有6個(gè)DMA通道，這些通道可以使數(shù)據(jù)不通過(guò)處理器直接從DAQ設(shè)備上發(fā)送到PC內(nèi)存，保證了數(shù)據(jù)的高速傳輸。而且由于不占用處理器，從而使處理器可以執(zhí)行其它任務(wù)，如數(shù)據(jù)換算和分析。采用這種內(nèi)置板載NI-STC 2系統(tǒng)定時(shí)控制器的ASIC技術(shù)，單個(gè)設(shè)備可以以最高速度同時(shí)執(zhí)行模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出和2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器操作，而且不會(huì)丟失數(shù)據(jù)或造成錯(cuò)誤。
許多插入式DAQ設(shè)備不僅受到它們的采集或更新速率的限制，而且還受數(shù)據(jù)傳送到PC內(nèi)存的速率限制。舊式的DAQ設(shè)備使用中斷請(qǐng)求通路(IRQ) 來(lái)把數(shù)據(jù)傳送到PC內(nèi)存。而IRQ要占用計(jì)算機(jī)的處理器來(lái)控制數(shù)據(jù)的傳送，所以阻止了PC處理其它操作，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的效率下降。而許多新的DAQ設(shè)備一般也只有1個(gè)或2個(gè)DMA通道。對(duì)于這些設(shè)備，在執(zhí)行超出DMA通道數(shù)的操作時(shí)就需要使用IRQ。隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的提高以及要同時(shí)執(zhí)行更多的操作，這些IRQ開始獨(dú)占PC的處理時(shí)間，從而也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)變慢并最終產(chǎn)生錯(cuò)誤。使用M系列DAQ設(shè)備和NI-STC 2則可以解決這一問(wèn)題，因?yàn)橛凶銐虻腄MA通道可以同時(shí)執(zhí)行DAQ設(shè)備上所有操作而不必使用IRQ。

表1  全新M系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備提供更快速、更高精度的測(cè)量

使用NI-Mcal和NI-PGIA 2
技術(shù)提高精度
如ADC等電子器件，會(huì)隨時(shí)間和溫度的變化產(chǎn)生非線性和漂移。補(bǔ)償這些固有誤差要求設(shè)備能夠進(jìn)行自校準(zhǔn)。傳統(tǒng)DAQ設(shè)備使用板載的高精度參考電壓，在單個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行2點(diǎn)校準(zhǔn)。由于這種方法不能消除ADC范圍內(nèi)的非線性情況，從而降低了設(shè)備的測(cè)量精度。此外，由于這種方法只能在單個(gè)輸入范圍內(nèi)校準(zhǔn)，在掃描具有不同輸入范圍的多個(gè)通道的測(cè)量過(guò)程中，假設(shè)ADC在整個(gè)范圍內(nèi)是完全線性的，那么測(cè)量的結(jié)果就會(huì)受到這種不正確假設(shè)的影響。
M系列設(shè)備采用的NI-Mcal技術(shù)具有專利的線性化和校準(zhǔn)引擎，能對(duì)上千個(gè)電壓和所有輸入范圍進(jìn)行校準(zhǔn)，可把測(cè)量的精度提高5倍。此外，大多數(shù)M系列設(shè)備都具有更高精度的參考電壓，使建議校準(zhǔn)時(shí)間間隔由1年提高到2年，從而降低了設(shè)備的維護(hù)成本。
在快速掃描時(shí)，DAQ設(shè)備的精度也會(huì)受到放大器穩(wěn)定時(shí)間的影響。DAQ設(shè)備的指標(biāo)常常用分辨率和最大采樣率來(lái)定義，而這些指標(biāo)沒有反映設(shè)備在高速采樣時(shí)掃描多個(gè)通道所需時(shí)間。由于放大器有可能沒有足夠的時(shí)間來(lái)穩(wěn)定輸出結(jié)果，如果穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，將會(huì)導(dǎo)致16位的設(shè)備在測(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)的精度甚至比12位的設(shè)備還低。
在設(shè)計(jì)新的M系列DAQ設(shè)備時(shí)，NI開發(fā)出了新一代的可編程儀器放大器—NI-PGIA 2，這種專門設(shè)計(jì)的放大器穩(wěn)定時(shí)間非常短，在高速采集率下具有更高的測(cè)量分辨率，并能進(jìn)行更為精確的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集。

插入式數(shù)據(jù)采集的所有新特性
除了有NI-STC 2、NI-Mcal和NI-PGIA 2，M系列DAQ產(chǎn)品還有其它多功能采集設(shè)備所不具備的一些特性。這些新特性包括采用了商業(yè)化的ADC新技術(shù)?，F(xiàn)在M系列DAQ設(shè)備的最高分辨率為18位，而且為了優(yōu)化ADC的精度，M系列DAQ設(shè)備還允許在整個(gè)范圍內(nèi)自行校準(zhǔn)，從而和其它只能在增益上校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備相比，其精度有了極大的提高。
同時(shí)，NI在NI-STC 2設(shè)計(jì)中也改善了數(shù)字架構(gòu)。現(xiàn)在24或28個(gè)數(shù)字通道已成為M系列產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，而且用戶可以用一個(gè)板載時(shí)鐘來(lái)同步32個(gè)數(shù)字通道，并使其數(shù)字更新速率達(dá)到10 MHz。
此外，板上的NI-STC 2計(jì)數(shù)器/定時(shí)器也獲得了更新。M系列DAQ設(shè)備使用具有更快時(shí)基的32位計(jì)數(shù)器來(lái)提高脈沖的寬度和頻率的測(cè)量精度，和以前E系列產(chǎn)品相比測(cè)量精度提高了4倍。表1總結(jié)了E系列DAQ到M系列DAQ設(shè)備所更新的特性。

M系列產(chǎn)品用于測(cè)試、
控制和傳感器輸入
M系列DAQ設(shè)備豐富的新技術(shù)和特性使得非常適合包括自動(dòng)化測(cè)試、過(guò)程控制和傳感器測(cè)量等多種應(yīng)用，由于有6個(gè)DMA通道，單個(gè)M系列DAQ設(shè)備可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)6種不同儀器所具有的功能。
在過(guò)程和加工自動(dòng)化應(yīng)用中，一般使用PID和模糊邏輯控制循環(huán)來(lái)測(cè)量和控制如溫度和壓力等物理現(xiàn)象。由于有多達(dá)4個(gè)模擬輸出，單個(gè)M系列設(shè)備能同時(shí)運(yùn)行4個(gè)PID循環(huán)，而且允許用戶使用同一個(gè)設(shè)備來(lái)監(jiān)控32個(gè)模擬輸入和控制148個(gè)數(shù)字通道。
此外，M系列DAQ設(shè)備還可無(wú)縫地和IEEE 1451.4智能傳感器協(xié)同工作。使用M系列DAQ設(shè)備、NI信號(hào)調(diào)理和NI-DAQmx測(cè)量服務(wù)軟件，用戶可以通過(guò)自動(dòng)讀取傳感器電子數(shù)據(jù)表來(lái)獲取智能傳感器的測(cè)量結(jié)果，而不需要人工輸入傳感器數(shù)據(jù)，或者用電子數(shù)據(jù)表來(lái)自動(dòng)對(duì)傳感器測(cè)量結(jié)果進(jìn)行換算。

降低數(shù)據(jù)采集的成本
盡管M系列產(chǎn)品增強(qiáng)了I/O的功能，但每個(gè)I/O通道的成本卻降低了30%。由于采用了以前DAQ產(chǎn)品所不具備的NI-STC 2、NI-MCal和NI-PGIA技術(shù)，從而使得M系列產(chǎn)品還能和NI LabVIEW和NI-DAQmx測(cè)量服務(wù)軟件無(wú)縫地集成，從而具有更好的性能、更高的價(jià)值并提供更多的I/O?！?br/>