美國國家儀器有限公司（National Instruments,簡稱NI）近日發(fā)布了NI PXIe系列模塊，這是NI推出的靈活的高通道數動態(tài)信號采集（DSA）模塊。該模塊提供可選的AC/DC耦合功能，既可用于麥克風或加速度傳感器測量，又可對轉速計或其他待測設備進行電壓測量。工程師可以只通過一個設備就滿足所有的聲音與振動采集要求。我們需要可擴展的數據采集軟硬件，以高效地采集的數據，"Blue Ridge公司副總裁Michael James先生說，"LabVIEW和NI PXIe DSA模塊幫助我們實現(xiàn)自定制應用并可用于實時監(jiān)測，滿足了我們的需求。"

　　PXI標準在不斷發(fā)展，引進了快速PCI技術之后，使得PXI自動化測試系統(tǒng)擁有了前所未有的高性能。在有些情況下，它支持PXI儀器執(zhí)行一些以前一直無法完成的測量。PXI Express是PXI的拓展部分。新型PXI Express機箱提供了混合兼容的插槽，使得PXI與PXI Express模塊可以協(xié)同工作于同一系統(tǒng)。故PXI與PXI Express系統(tǒng)均具有面向自動化測試應用的三個關鍵技術優(yōu)勢。這些技術優(yōu)勢包括：

　　1） 使用集成信號調理提供更好的測量

　　對于混合信號測試，PXI的另一個技術優(yōu)勢是它提供了在同一個系統(tǒng)中緊密集成多個儀器的能力。這一能力提供了儀器間的同步和模擬與數字數據間的相關，并減少了儀器占用空間。這種儀器系統(tǒng)的混合信號方式使得各種測試應用獲益匪淺。多通道混合信號ASIC,如數模轉換器，便是一個范例。

　　現(xiàn)代專用集成電路（ASIC）需要滿足各種不同信號要求的混合信號輸入和輸出。按照傳統(tǒng)方法，這些設備的自動化測試需要多個工作臺儀器，這需要耗費相當大的成本和物理空間。今天，PXI儀器系統(tǒng)提供了一種在單個測試中可以集成多個儀器的單平臺解決方案。

　　例如，考慮表征一個4-通道、12-位、100 MHz數模轉換器所需的測試儀器。該ASIC需要超過48個同步數字I/O的通道、4個模擬輸入通道和一個可編程的DC電源。使用PXI儀器系統(tǒng)，在同一個系統(tǒng)中集成多個PXI儀器可以解決這一測試難題。如下圖所示，可以實現(xiàn)多個數字I/O模塊的同步，以提供48個滿足通道間時間偏移小于1 ns的通道。此外，一個PXI高速數字化儀可以提供100 MS/s的采樣率和14-位的。結合使用一個低插入損耗的RF開關之后，該測試系統(tǒng)僅需要一個數字化儀。，可以使用一個PXI可編程電源，以提供從0V到6V的、120?V的電壓。

表1：全新NI SC Express產品家族模塊比較

　　2） 靈活、高性能的同步

　　為了有效使用和分析數據，您必須知道數據的時間相關性。在采集來自不同傳感器類型的多個設備或傳感器在空間上分步在較大區(qū)域時，相關同步數據的復雜度大大提高。同步需求是在選擇測量系統(tǒng)時重要的方面。

　　在過去的十多年中，PXI平臺為測量系統(tǒng)提供了世界的同步性能。PXI Express是PXI平臺的發(fā)展，設計用于為測量I/O設備提供高度同步，同時維護向下兼容性。使用PXI Express背板中的100 MHz差分時鐘，多個儀器可以將采樣時鐘基于相同的參考源。背板觸發(fā)線路允許將機箱中所有設備按照相同的100 MHz時鐘邊沿進行協(xié)同觸發(fā)。和之前的PXI機箱一樣，定時和同步模塊可以替換背板時鐘，在同一PXI Express機箱中提供更高的時鐘，您還可以用于同步多個PXI Express機箱中的測量設備。如果應用需要對分布在長距離的多個機箱進行同步，可以使用GPS或IRIG-B模塊使用共用時鐘信號進行多機箱同步。

　　SC Express模塊使用PXI Express總線提供一個機箱或多個機箱設備之間的緊密同步。舉例而言，NI PXIe-4330橋式傳感器輸入模塊在單一機箱中單個模塊或不同模塊之間具有小于100 ns的通道間偏差。此外，NI用全新的方法增強了NI-DAQmx驅動程序軟件，在單個機箱中配置多個SC Express模塊進行同步。如下圖所示，您可以在NI LabVIEW圖形化編程環(huán)境或基于文本的通用語言（例如。NET）使用單個NI-DAQmx多設備任務配置并讀取來自系統(tǒng)中多個設備的數據，從而大大簡化了所需的代碼。如果您使用這個編程方法，在無需犧牲性能的情況下，驅動程序自動配置所有定時和觸發(fā)線路。

　　結構化測試應用通常需要從應變儀和加速度計進行同步測量，從而比較測量到的壓力和有限元分析模型中得到的數值。您可以簡單地使用單個NI-DAQmx多設備任務讀取用全新的NI PXIe-4330橋式傳感器輸入模塊和NI PXIe-4496加速度計輸入模塊得到的同步應力測量和振動測量，對壓力進行測量。和傳統(tǒng)儀器不同，對于隨著時間發(fā)展越來越復雜的設計（例如用更強更輕材料造成的機翼）等結構化測試，SC Express模塊具有適應不斷變化需求的靈活性。

　　3） 高數據吞吐量

　　PXI Express儀器的技術優(yōu)勢在于快速PCI總線的高數據吞吐量。這一優(yōu)勢不僅縮短了常見自動化測試應用的測試時間，也使得迄今現(xiàn)成商用硬件無法支持的新型應用成為可能。范例之一便是智能信號和數字視頻測試等應用的數據流盤場景。

　　傳統(tǒng)的工作臺儀器系統(tǒng)，如任意波形發(fā)射器、邏輯分析儀和示波器等，使用板載有限的存儲器作為存儲波形數據的臨時緩存。板載存儲器昂貴而且可用空間有限。此外，這些儀器可以通過GPIB、LAN或USB接口將波形輸入至PC或自PC輸出波形。糟糕的是，這樣的數據吞吐量只有每秒幾兆字節(jié)。對于數據流盤或者數據流導入內存的應用，需要高得多的吞吐量。PXI Express憑借其高吞吐量和低總線時延，提供了一個有說服力的解決方案。

　　幸運的是，LabVIEW的多線程編程模型使得數據流導盤應用可以被方便地優(yōu)化。由于LabVIEW動態(tài)地分配編程任務至多個線程，我們可以通過將儀器I/O和文件I/O分解成兩個獨立的while循環(huán)，實現(xiàn)更高的吞吐量。推薦使用的編程方式為生產者-消費者循環(huán)結構，如下圖所示。

圖1：NI-DAQmx多設備任務從NI PXIe-4330橋式傳感器輸入模塊和NI PXIe-4496加速度計輸入模塊讀取同步的張力和加速度計數據。

　　許多軍事和航天測試工程師需要測量數百個處于不同電壓或地電平的模擬信號。除了能夠擴展到數百個通道的靈活性之外，測量系統(tǒng)必須具備通道間隔離的模擬輸入，以便安全地測量來自這些測試單元的信號。全新的NI PXIe-4300高電壓模擬輸入模塊和帶有TDMS功能的NI DAQmx能夠很好地滿足這些測試單元的挑戰(zhàn)。

　　快速方便地構造可擴展高通道數傳感器管理系統(tǒng)

　　SC Express模塊在PXI Express總線上提供了集成信號調理和數據采集，提供了帶有同步和高數據吞吐量的更高測量。如果您將測量模塊結合NI-DAQmx特性（包括TDMS和多設備任務），就可以方便地構建可擴展傳感器測量系統(tǒng)，滿足您高通道數測量應用的獨特需求。

圖2：SC Express模塊的總吞吐量隨著通道數增加而增加。

　　全新自帶信號調理的PXI Express數據采集模塊

　　全新推出的自帶信號調理的高性能PXI Express數據采集（DAQ）模塊是實現(xiàn)應變、全橋、熱電偶以及高電壓測量的理想平臺。這些SC Express模塊提供了更高的測量、更高的數據吞吐以及與高通道數測量應用更緊密的同步性能。NI PXIe-4330 橋路輸入模塊為每個通道配備了24位 ADC 以及高達每通道25kS/s的采樣率。NI PXIe-4353熱電偶輸入模塊則具備24位的分辨率，達到0.3攝氏度以及300V板級隔離。NI PXIe-4300高電壓模擬輸入模塊提供了通道間隔離以及每通道可測量高達300V的同步ADC芯片。作為PXI平臺的一部分，SC Express模塊可方便地與其他PXI模塊進行同步，例如NI X系列數據采集設備、NI DSA模塊以及其他模塊化儀器。