M系列技術(shù)

　　NI M系列設(shè)備為定時、性能和整合了三種主要技術(shù)：NI-STC 2、NI-PGIA 2和NI-MCal。NI USB M系列設(shè)備在USB總線上提供了高性能信號流特性。所有工業(yè)M系列設(shè)備和部分選定的USB M系列設(shè)備都帶有設(shè)備保護(hù)和去除接地回路的隔離。

　　NI-STC 2

　　NI-STC 2是專門為M系列DAQ設(shè)備設(shè)計的專用集成電路(ASIC)。它增加了每個設(shè)備的I/O通道數(shù)目，并將數(shù)據(jù)總吞吐率提高了1200%。NI-STC 2提供了：

　　6個DMA通道——為每個功能提供了專用DMA控制器

　　帶有時鐘的數(shù)字I/O線（高達(dá)10 MHz）

　　帶有編碼兼容性的32位計數(shù)器/定時器

　　為多設(shè)備間同步提供RTSI總線信號的發(fā)生和布線

　　提供內(nèi)部和外部定時信號的發(fā)生和布線

　　用于時鐘同步的PLL

　　NI-PGIA 2

　　為了確保測量，NI為M系列設(shè)備設(shè)計了定制的NI-PGIA 2技術(shù)。每個M系列設(shè)備上的NI-PGIA 2都為成本、速度和進(jìn)行了優(yōu)化。舉例而言，高M(jìn)系列家族的NI-PGIA 2為18位快速穩(wěn)定、低噪聲和高線性性進(jìn)行了優(yōu)化。NI-PGIA 2技術(shù)通過減少穩(wěn)定時間、維持設(shè)備采樣速率下的指定分辨率，從而提高了設(shè)備。

　　NI-MCal

　　NI-MCal技術(shù) 是一種線性化校準(zhǔn)工具，可在所有輸入范圍內(nèi)獲得無與倫比的改善。另外，NI-PGIA 2的可自定義放大器技術(shù)，提供了更快的采樣速率和更高的分辨率。

　　ADC以及可編程放大器等電子元件，都具有非線性特征以及由于時間和溫度影響而引起的漂移。要補(bǔ)償這些固有誤差，就需要設(shè)備的自校準(zhǔn)。老式的數(shù)據(jù)采集設(shè)備使用板上的參考電壓，在某個測量范圍內(nèi)進(jìn)行兩點式修正。這種方法無法避免ADC元件本身的非線性誤差，因此降低了設(shè)備的測量。另外，這種方法只能在某一輸入范圍內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)，那么對多個不同輸入范圍的通道而言，測量就會受限于電阻網(wǎng)絡(luò)的容差。

　　M系列設(shè)備則采用了NI-MCal技術(shù)。這是一種線性化與校準(zhǔn)引擎(申請中)，可以在所有輸入范圍內(nèi)校準(zhǔn)數(shù)千個電壓準(zhǔn)位。NI-MCal將脈沖寬度調(diào)制(PWM)和高的參考電壓結(jié)合在一起使用。PWM的占空比用來改變電平，以便能在多點進(jìn)行自校準(zhǔn)。在板載EEPROM中生成并存儲校準(zhǔn)參數(shù)，以模擬ADC元件的非線性特性，并更正后續(xù)的測量任務(wù)。

　　信號流

　　為了在USB M系列設(shè)備上進(jìn)行高性能數(shù)據(jù)采集，NI設(shè)計了NI數(shù)據(jù)流技術(shù)。NI數(shù)據(jù)流將創(chuàng)新的硬件和軟件設(shè)計元素整合在一起，在USB總線上實現(xiàn)了持續(xù)高速和雙向數(shù)據(jù)流傳輸。這項新技術(shù)幫助工程師在USB總線上實現(xiàn)了高性能應(yīng)用，而這在過去只可能在PCI等內(nèi)部總線上才能實現(xiàn)。

　　隔離

　　電氣隔離將可能會受到危險電壓影響的模擬輸入信號與測量系統(tǒng)的低電壓背板進(jìn)行隔離。NI在工業(yè)M系列設(shè)備和部分選定的總線供電的USB M設(shè)備上提供了隔離。隔離能夠帶來以下好處：

　　保護(hù)昂貴的儀器、用戶和數(shù)據(jù)免受瞬態(tài)大電壓的危害

　　改進(jìn)噪聲抑止

　　去除接地回路

　　改進(jìn)共模電壓抑止

　　隔離測量系統(tǒng)提供了隔離接地面板，以便讓模擬前端和系統(tǒng)背板能夠?qū)?a target="_blank">傳感器測量與系統(tǒng)其他部分進(jìn)行隔離。隔離前端接地連接是一個浮動管腳，能夠在與物理地不同的電勢下工作。圖1顯示了模擬電壓測量設(shè)備。任何在傳感器地和測量系統(tǒng)地之間存在的共模電壓都得到了抑止。這樣就防止接地回路的形成，去除了來自輸入信號的噪聲。

　　圖1：隔離將浮動前端和測量設(shè)備與低電壓后端進(jìn)行了物理上和電氣上的隔離。

　　S系列技術(shù)

　　大多數(shù)數(shù)據(jù)采集設(shè)備都是通過一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）與多路復(fù)用器從而提供多通道模擬采樣。盡管這樣可以讓廠商以更低的成本制造高通道數(shù)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，但是在所有采樣通道之間共享同一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，每個通道的采樣速率會降低。例如，對于一個具有16個通道能夠以250 kS/s進(jìn)行采樣的多路復(fù)用設(shè)備而言，采樣速率是每通道15.625 kS/s（250 kS/s除以16個通道）。

　　由于使用了多路復(fù)用器，在每個模擬輸入（AI）通道被采樣之后都會出現(xiàn)一個小小的延遲。這對于大多數(shù)應(yīng)用而言是可以接受的，但是一些應(yīng)用需要保持模擬輸入之間的相位關(guān)系。

　　圖2：多路復(fù)用數(shù)據(jù)采集設(shè)備在多個模擬輸入通道之間使用同一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器

　　對比而言，NI的S系列設(shè)備為每個通道提供了專用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它提供了以下好處：

　　模擬輸入的同步采樣

　　大大提高了總采樣速率

　　在進(jìn)行多通道采集的情況下提供了每個通道更高的采樣速率

　　保持輸入信號的相位關(guān)系

　　圖3：同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備的每個模擬輸入通道都帶有專用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（圖中顯示了一個通道）

　　R系列智能數(shù)據(jù)采集技術(shù)

　　智能DAQ作為多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備，提供自定義板載處理功能，以及靈活自如的I/O定時和觸發(fā)。用戶可通過使用NI LabVIEW程序框圖的LabVIEW FPGA模塊，配置各項設(shè)備功能。程序框圖在硬件中執(zhí)行，幫助您在PXI或PCI設(shè)備上直接、即時地控制所有I/O信號。用戶憑借R系列設(shè)備和LabVIEW FPGA，可配置自定義的硬件，用于需要定時和控制的各種應(yīng)用程序，例如：

　　配有板載處理的數(shù)據(jù)采集

　　高速模擬和離散控制回路

　　脈沖寬度調(diào)制 (PWM)和編碼器接口

　　用戶自定義的數(shù)字通信協(xié)議

　　具有64位分辨率的自定義計數(shù)器

　　速率高達(dá)40 MHz的硬件定時決策

　　NI R系列智能數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品

　　多功能R系列

　　多功能R系列智能DAQ設(shè)備具有：高達(dá)750 kS/s、16位分辨率的8路獨立式模擬輸入；高達(dá)1 MS/s、16位分辨率的的8路獨立式模擬輸出；96條用戶自定義式硬件定時數(shù)字I/O線；1塊可接受LabVIEW FPGA配置的板載FPGA芯片；靈活的觸發(fā)、定時和板載決策；面向計數(shù)器、PWM、編碼器和數(shù)字協(xié)議的各項范例。

　　數(shù)字R系列

　　數(shù)字R系列智能DAQ設(shè)備具有：160條用戶自定義式硬件定時數(shù)字I/O線；3.3V TTL（兼容5V TTL）；1塊可接受LabVIEW FPGA配置的板載FPGA芯片；靈活的觸發(fā)、定時和板載決策；面向計數(shù)器、PWM、編碼器和數(shù)字協(xié)議的各項范例。

　　圖4：您可以通過使用LabVIEW FPGA模塊編寫圖形化代碼來配置FPGA。