全新M系列產(chǎn)品為DAQ設定更高的標準

插入式數(shù)據(jù)采集(DAQ)的標準已經(jīng)發(fā)生了變化。在設計新的NI M系列DAQ設備時，NI不僅升級了工業(yè)標準化的DAQ設備的功能，而且還重新設計了整個架構(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，從而使得該DAQ設備在測量精度、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DMA通道，這些通道可以使數(shù)據(jù)不通過處理器直接從DAQ設備上發(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，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)定時控制器的ASIC技術，單個設備可以以最高速度同時執(zhí)行模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出和2個定時器/計數(shù)器操作，而且不會丟失數(shù)據(jù)或造成錯誤。
許多插入式DAQ設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設備使用中斷請求通路(IRQ) 來把數(shù)據(jù)傳送到PC內(nèi)存。而IRQ要占用計算機的處理器來控制數(shù)據(jù)的傳送，所以阻止了PC處理其它操作，從而導致系統(tǒng)的效率下降。而許多新的DAQ設備一般也只有1個或2個DMA通道。對于這些設備，在執(zhí)行超出DMA通道數(shù)的操作時就需要使用IRQ。隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的提高以及要同時執(zhí)行更多的操作，這些IRQ開始獨占PC的處理時間，從而也會導致系統(tǒng)變慢并最終產(chǎn)生錯誤。使用M系列DAQ設備和NI-STC 2則可以解決這一問題，因為有足夠的DMA通道可以同時執(zhí)行DAQ設備上所有操作而不必使用IRQ。

表1  全新M系列數(shù)據(jù)采集設備提供更快速、更高精度的測量

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

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。現(xiàn)在M系列DAQ設備的最高分辨率為18位，而且為了優(yōu)化ADC的精度，M系列DAQ設備還允許在整個范圍內(nèi)自行校準，從而和其它只能在增益上校準的數(shù)據(jù)采集設備相比，其精度有了極大的提高。
同時，NI在NI-STC 2設計中也改善了數(shù)字架構(gòu)。現(xiàn)在24或28個數(shù)字通道已成為M系列產(chǎn)品的標準，而且用戶可以用一個板載時鐘來同步32個數(shù)字通道，并使其數(shù)字更新速率達到10 MHz。
此外，板上的NI-STC 2計數(shù)器/定時器也獲得了更新。M系列DAQ設備使用具有更快時基的32位計數(shù)器來提高脈沖的寬度和頻率的測量精度，和以前E系列產(chǎn)品相比測量精度提高了4倍。表1總結(jié)了E系列DAQ到M系列DAQ設備所更新的特性。

M系列產(chǎn)品用于測試、
控制和傳感器輸入
M系列DAQ設備豐富的新技術和特性使得非常適合包括自動化測試、過程控制和傳感器測量等多種應用，由于有6個DMA通道，單個M系列DAQ設備可以同時實現(xiàn)6種不同儀器所具有的功能。
在過程和加工自動化應用中，一般使用PID和模糊邏輯控制循環(huán)來測量和控制如溫度和壓力等物理現(xiàn)象。由于有多達4個模擬輸出，單個M系列設備能同時運行4個PID循環(huán)，而且允許用戶使用同一個設備來監(jiān)控32個模擬輸入和控制148個數(shù)字通道。
此外，M系列DAQ設備還可無縫地和IEEE 1451.4智能傳感器協(xié)同工作。使用M系列DAQ設備、NI信號調(diào)理和NI-DAQmx測量服務軟件，用戶可以通過自動讀取傳感器電子數(shù)據(jù)表來獲取智能傳感器的測量結(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)表來自動對傳感器測量結(jié)果進行換算。

降低數(shù)據(jù)采集的成本
盡管M系列產(chǎn)品增強了I/O的功能，但每個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，從而使得M系列產(chǎn)品還能和NI LabVIEW和NI-DAQmx測量服務軟件無縫地集成，從而具有更好的性能、更高的價值并提供更多的I/O。■