作者：高天虹 馬恩云 北京泛華恒興科技有限公司
摘要：每天都有新穎易用的電子產(chǎn)品面世，這些產(chǎn)品在豐富了消費(fèi)者日常生活的同時(shí)，對(duì)于電子設(shè)備生產(chǎn)商也提出了更高的要求，產(chǎn)品型號(hào)更迭更頻繁，產(chǎn)品設(shè)計(jì)更人性化，產(chǎn)品功能集成度更高，這些改變意味著：產(chǎn)品的生產(chǎn)廠(chǎng)商需要更加率的測(cè)試系統(tǒng)，而測(cè)試系統(tǒng)的核心部分為數(shù)據(jù)采集，如何讓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)兼具率與低成本成為了關(guān)鍵。
引言隨著消費(fèi)電子領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)與性能的追求不斷提升，測(cè)試成了保障產(chǎn)品品質(zhì)的方法。于是，電子廠(chǎng)商需要一套兼顧率與低成本的測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)采集是核心部分。泛華ps daq數(shù)據(jù)采集平臺(tái)具有模塊化、易用、成熟可靠等特性，成為國(guó)產(chǎn)測(cè)試設(shè)備的者，已經(jīng)在航空航天、國(guó)防、汽車(chē)、電子、能源等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
ps daq數(shù)據(jù)采集平臺(tái)及相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)采集（daq）是將各種傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳輸至計(jì)算機(jī)再進(jìn)行分析、處理、顯示等操作的過(guò)程，是測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)的*技術(shù)。在裝備國(guó)產(chǎn)化日趨成為主流的背景下，能夠使用擁有自主核心技術(shù)、兼具高性能、完善以及*性?xún)r(jià)比的*國(guó)產(chǎn)化數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品，是每個(gè)工程師的期待。泛華作為本測(cè)試測(cè)量企業(yè)推出數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品——ps daq，以滿(mǎn)足用戶(hù)包括模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入輸出、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器等在內(nèi)的不同測(cè)試測(cè)量需求。ps daq系列產(chǎn)品包括：多功能數(shù)據(jù)采集卡系列、高速數(shù)據(jù)采集卡系列、動(dòng)態(tài)信號(hào)采集卡系列、雙向數(shù)字io卡系列等。針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合，提供隔離、工業(yè)級(jí)等產(chǎn)品配置。
ps daq系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)擁有多種自主研發(fā)技術(shù)，包括同步技術(shù)、隔離技術(shù)、抗干擾技術(shù)、多功能io技術(shù)（mfio），多板卡同步互連總線(xiàn)（msib）技術(shù)等，很好的保證了產(chǎn)品的性能與品質(zhì)，而這些技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)采集相關(guān)應(yīng)用來(lái)講能夠帶來(lái)測(cè)試系統(tǒng)性能與品質(zhì)的提升。
ps daq產(chǎn)品型譜
商用貨架產(chǎn)品（cots）進(jìn)入國(guó)產(chǎn)化時(shí)代商用貨架產(chǎn)品（cots，commercial-off-the-shelf）是指可以采購(gòu)到的具有開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)定義的接口的軟件或硬件產(chǎn)品。這一概念在冷戰(zhàn)結(jié)束后被美國(guó)*正式提出，對(duì)當(dāng)時(shí)處于非標(biāo)定制系統(tǒng)時(shí)代的測(cè)試測(cè)量行業(yè)產(chǎn)生的了深遠(yuǎn)的影響，發(fā)展至今，商用貨架產(chǎn)品被廣泛使用，生產(chǎn)廠(chǎng)商也享受到了貨架產(chǎn)品帶來(lái)的諸多好處，例如：可靠性、技術(shù)成熟并被大量使用、無(wú)縫的產(chǎn)品更迭、設(shè)備供應(yīng)商可提供行業(yè)知識(shí)和等。
縱觀(guān)國(guó)內(nèi)測(cè)試測(cè)量行業(yè)，真正的商用貨架產(chǎn)品多為國(guó)外測(cè)試測(cè)量設(shè)備生產(chǎn)商所提供，國(guó)內(nèi)的測(cè)試測(cè)量廠(chǎng)商還處于“系統(tǒng)集成與定制“的業(yè)務(wù)模式中，很少有廠(chǎng)商能夠潛心專(zhuān)注于貨架產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，因?yàn)樨浖墚a(chǎn)品的研發(fā)與完善需要前期大量的投入，這種投入不僅僅在硬件的設(shè)計(jì)與研發(fā)上，還需要從市場(chǎng)規(guī)劃、生產(chǎn)把控、完善測(cè)試、質(zhì)量管理等各個(gè)環(huán)節(jié)去持續(xù)投入。并且，貨架產(chǎn)品帶給用戶(hù)可靠、低價(jià)、成熟、技術(shù)有保障等好處的同時(shí)，對(duì)于測(cè)試設(shè)備生產(chǎn)商在財(cái)力上提出了很高的門(mén)檻，面對(duì)國(guó)外設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)產(chǎn)商用貨架產(chǎn)品的銷(xiāo)售額在前期并不顯著，這是一個(gè)必經(jīng)的階段，也是讓國(guó)內(nèi)生產(chǎn)測(cè)試廠(chǎng)商逐漸接受?chē)?guó)產(chǎn)商用貨架產(chǎn)品的一個(gè)過(guò)程。
泛華從生產(chǎn)，研發(fā)與測(cè)試各個(gè)環(huán)節(jié)著手，為用戶(hù)提供成熟的商用貨架產(chǎn)品，有效保障產(chǎn)品品質(zhì)的同時(shí)極大降低了成本。泛華對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行定期審核與評(píng)估，同時(shí)對(duì)來(lái)料進(jìn)行完備質(zhì)檢，來(lái)料檢驗(yàn)符合gb/t19001-2008標(biāo)準(zhǔn)。泛華擁有500平米的smt生產(chǎn)線(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)防靜電凈化廠(chǎng)房，可實(shí)現(xiàn)細(xì)間距bga、qfn、英制0603等表面貼裝元器件板卡的焊接和整機(jī)裝聯(lián)。測(cè)試設(shè)備廠(chǎng)商自己掌控生產(chǎn)，能夠從時(shí)間成本和質(zhì)量成本兩個(gè)方面帶來(lái)優(yōu)勢(shì)。加工周期大大縮短，維修周期更是從4小時(shí)縮短到30分鐘，這使得泛華對(duì)客戶(hù)需求的相應(yīng)速度更快。質(zhì)量成本表現(xiàn)在由于能夠從元器件層次進(jìn)行質(zhì)量把控，相比于外協(xié)生產(chǎn)的產(chǎn)品生產(chǎn)方式，能夠做到質(zhì)量可溯源。在測(cè)試方面，泛華擁有專(zhuān)業(yè)的測(cè)試隊(duì)伍，同時(shí)建有步入式老化間，對(duì)板卡進(jìn)行老化測(cè)試，相關(guān)試驗(yàn)滿(mǎn)足gb2423-2008，gb/t5170.2-2008的相關(guān)需求。
通過(guò)幾年的耕耘，已經(jīng)得到眾多客戶(hù)認(rèn)可，并且產(chǎn)品種類(lèi)和型號(hào)逐漸豐富，隨著“中國(guó)創(chuàng)造”精神的不斷深入，在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域，商用貨架產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入國(guó)產(chǎn)化時(shí)代，而國(guó)產(chǎn)商用貨架產(chǎn)品在保證品質(zhì)的前提下，在成本與服務(wù)方面具有優(yōu)勢(shì)。
模塊化，讓更少硬件帶來(lái)更多功能在消費(fèi)電子領(lǐng)域，近年來(lái)，越來(lái)越多的電子設(shè)備都將多種功能集成于一體，并且體積更小。這種對(duì)于*靈活性的追求，儀器市場(chǎng)并沒(méi)有任何不同。越來(lái)越多的生產(chǎn)廠(chǎng)商希望昂貴的測(cè)試設(shè)備能夠zui大化的得到利用，這一需求驅(qū)動(dòng)著數(shù)據(jù)采集設(shè)備也在發(fā)生著變化。
模塊化是一種的測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建思路，將不同功能的產(chǎn)品封裝成不同的板卡，生產(chǎn)廠(chǎng)商只需要根據(jù)測(cè)量物理量的需求來(lái)選擇硬件板卡，選擇自己所需的通道數(shù)量和信號(hào)類(lèi)型，在統(tǒng)一的模塊化架構(gòu)下，這些板卡可以隨意組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)試項(xiàng)目與功能，zui大限度實(shí)現(xiàn)可復(fù)用性。泛華ps daq數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品系列提供了近百種硬件模塊，這些模塊統(tǒng)一于同一架構(gòu)中，客戶(hù)利用模塊反復(fù)組合出不同的測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同測(cè)試任務(wù)，這種做法已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。
ps daq 數(shù)據(jù)采集模塊
軟件驅(qū)動(dòng)確保硬件的易用性與可互換性當(dāng)談到數(shù)據(jù)采集時(shí)，僅僅通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)并不是*解決方案，易用的驅(qū)動(dòng)軟件是*的組成部分。數(shù)據(jù)采集驅(qū)動(dòng)軟件的發(fā)展趨勢(shì)更加傾向于即插即用與兼容這兩大方向?？偠灾?，為測(cè)試測(cè)量工程師節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間以及為廠(chǎng)商降低開(kāi)發(fā)成本是驅(qū)動(dòng)軟件發(fā)展的趨勢(shì)。即插即用意味著數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠與更多種類(lèi)型的傳感器直接連接，且通過(guò)計(jì)算機(jī)能夠直接拿到測(cè)試結(jié)果，而兼容則需要從操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)環(huán)境等多個(gè)角度去考慮。
ps-daq支持主流的操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，針對(duì)所有數(shù)采設(shè)備采用統(tǒng)一的編程接口，功能齊全。ps-daq基于visa協(xié)議，可用于windows xp/vista/7/8、labview rt和vxworks，用戶(hù)只需要做少量的改動(dòng)，就可以在各種操作系統(tǒng)上移植。ps-daq驅(qū)動(dòng)軟件支持的編程語(yǔ)言或平臺(tái)包括c/c++、.net、labview、labwindows/cvi。驅(qū)動(dòng)軟件提供基于ansi c的dll，在windows平臺(tái)下的各類(lèi)編程環(huán)境中均可調(diào)用。
ps-daq使用統(tǒng)一的封裝結(jié)構(gòu)，使泛華的數(shù)據(jù)采集硬件可以通過(guò)統(tǒng)一的編程接口來(lái)使用，保證了設(shè)備的高度可互換性。比如，ps pxi-3361是一款250k采樣率的多功能數(shù)據(jù)采集卡，用戶(hù)通過(guò)編程可以實(shí)現(xiàn)模擬量采集、模擬量輸出、數(shù)字io等操作，如果后續(xù)用戶(hù)新的測(cè)試項(xiàng)目需要更高的采樣速率，可以將板卡升級(jí)為1.25m采樣率的ps pxi-3364，此時(shí)，之前編寫(xiě)的程序無(wú)需做任何改動(dòng)就能夠滿(mǎn)足新的數(shù)據(jù)采集需求，這大大的降低了軟件的開(kāi)發(fā)成本，縮短了開(kāi)發(fā)周期，確保了不同板卡間的可互換性。另外，ps-daq開(kāi)發(fā)接口在設(shè)計(jì)上充分考慮了用戶(hù)的使用習(xí)慣，提供各類(lèi)范例程序，幫助用戶(hù)快速上手，降低了用戶(hù)的學(xué)習(xí)成本。
ps-daq分層架構(gòu)
應(yīng)用案例激光焊接機(jī)測(cè)試
激光焊接機(jī)測(cè)試系統(tǒng)主要用于對(duì)激光焊接機(jī)上的光功率信號(hào)（±10v電壓信號(hào)）和激光測(cè)距信號(hào)（4-20ma電流信號(hào)）進(jìn)行采集，要求能夠適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的電磁環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，使用ps pci-3361多功能數(shù)據(jù)采集卡搭配ps mdu-3254通用型4通道電流電壓信號(hào)隔離器，在一塊數(shù)據(jù)采集卡上實(shí)現(xiàn)兩種信號(hào)類(lèi)型的采集，節(jié)約占地，提高設(shè)備利用率。
磁場(chǎng)分布測(cè)試系統(tǒng)
磁場(chǎng)分布測(cè)試系統(tǒng)對(duì)核磁共振磁環(huán)的磁場(chǎng)分布情況進(jìn)行測(cè)試，包括：主控系統(tǒng)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)模塊、開(kāi)關(guān)切換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及磁場(chǎng)線(xiàn)圈傳感器構(gòu)成。24個(gè)磁場(chǎng)線(xiàn)圈傳感器分布安裝在被測(cè)對(duì)象內(nèi)的轉(zhuǎn)盤(pán)上，通過(guò)ps pxi-3342 動(dòng)態(tài)信號(hào)采集卡進(jìn)行24路的同步信號(hào)采集。ps pxi-3342動(dòng)態(tài)信號(hào)采集卡可以采集微伏級(jí)到百毫伏級(jí)的寬動(dòng)態(tài)范圍磁場(chǎng)線(xiàn)圈傳感器輸出信號(hào)，通道間高達(dá)15ns的同步精度，能夠同步采集同一徑向各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度，具備可編程抗混疊濾波器，去除通電磁場(chǎng)內(nèi)的高頻信號(hào)，保證采集到有效頻段內(nèi)的磁場(chǎng)信號(hào)。
結(jié)束語(yǔ)效率與成本是消費(fèi)電子領(lǐng)域數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)面臨的兩大挑戰(zhàn)，測(cè)試測(cè)量設(shè)備生產(chǎn)商首先要掌握自主核心技術(shù)，技術(shù)的性是產(chǎn)品品質(zhì)與性能的堅(jiān)實(shí)保障。其次，商用貨架產(chǎn)品依舊是發(fā)展趨勢(shì)，不難發(fā)現(xiàn)，商用貨架產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化是新興需求，能夠更大限度的用更低價(jià)格獲得更可靠穩(wěn)定的產(chǎn)品。zui后，模塊化硬件架構(gòu)和驅(qū)動(dòng)軟件時(shí)保障數(shù)據(jù)采集性和經(jīng)濟(jì)性的兩大關(guān)鍵指標(biāo)，一軟一硬，皆不可少。泛華看重這一契機(jī)，將持續(xù)在數(shù)據(jù)采集方面進(jìn)行投入，與行業(yè)客戶(hù)一起更且經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)他們的測(cè)試應(yīng)用。