DEWETRON基于PXI/E总线技术的多功能测试设备

大通道应用及能力提升

上世纪50年代，美国首次发明了用于军事研究的测试系统。自此之后，随着计算机技术和微电子技术的发展，自上世纪70年代中后期，测试仪器仪表逐渐与计算机相结合，通过对应的接口总线，将测试数据传输至计算机进行存储和处理。技术发展到20世纪90年代，出现了高性能的数据采集AD芯片，此时数据采集的、速率、分辨率等参数得到了大幅提升。而数据传输总线，也随着计算机和通讯技术的进步逐渐成熟和应用。典型的数据采集通讯方式有VXI总线、PCI总线、PXI总线、RS串口通讯、TCP网络通讯等，以及高速PXIe数据总线。


测试研发需求及发展趋势

随着测试研发测点数量不断增多，测试信号类型不断丰富，且采样速率要求越来越高，研发人员对采集设备的要求也不断提升,例如：

1.高采样率/高分辨率，用于捕捉测试过程中的动态信号；

2.通道间同步高、信号无相差，以保证不同测点数据的同步性以及时统一致性；

3.机箱数据总线传输速率和存储速率高，可组成大通道测试平台；

4.不同机箱间可实现多种方式的同步，构建大型测试系统，且设备之间保持同步；

5.数据交互和软件握手灵活，实验数据可以发送、汇总至上位机或者数据处理中心；

6.设备智能/开放，便于研发人员进行功能二次开发和定制。

面对上述要求，PXIe总线结构更加适合大通道机箱的架构，在保证大通道的前提下，限度的实现高速数据传输存储，并保证PXIe总线上所有通道的时钟同步性。德维创的第三代DEWE3系列机箱配备高速TRION3系列板卡，可以完美实现上述对设备的需求。


研发测试需求（一）：

支持不同类型传感器，应对多种测试任务

DEWETRON在基于PXIe总线基础上，研发出针对不同信号类型的测试板卡。例如电压、电流、应变、振动、温度、电阻、视频、噪声、电荷等。配合多种类型的主机箱和模块化的设计模式，可以使设备满足不同的测试任务。

德维创满足此需求的优势：

1.多种类型主机箱，适应不同场景

2.多种测试版卡，针对不同信号

3.模块化设计，可更换调整

4.多功能板卡，满足所有测试信号


适应不同场景下的主机箱


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多种类型测试板卡

基于PXI/E总线形式的众多调理及AD板卡，可支持几乎所有的物理量及传感器输出：

1.电压（可至2000V直接输入）

2.电流（可达20A直接输入，或使用电流传感器）

3.应变/桥路（内置120Ω/350Ω/1000Ω桥臂电阻，支持全桥、半桥、1/4桥）

4.ICP/IEPE

5.RTD铂电阻

6.热电偶

7.转速/频率/脉冲

8.数字IO/视频

9.CAN总线/航空总线/串口总线


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模块化设计，可根据试验调整

PXI/E总线机箱的结构特点是模块化的设计，因此用户可以根据不同的试验灵活调整机箱配置，利用手中的DEWETRON硬件，搭配出用于不同试验、不同场景、不同测试任务的硬件组合。


板卡，一卡多用

DEWETRON的采集板卡，不仅型号齐全，满足不同的试验需求。在众多型号中，MULTI系列调理AD板卡，以高采样/高带宽/多功能/为特点，一卡多用，可满足不同的测试任务。此种设置，大大节省了实验人员更换设备的时间。在面临突发测试任务或设备排故时，一台设备可以轻松应对。


高采样率/高分辨率，获取动态信号应用

根据奈奎斯特采样定理，对于动态信号的采集，至少需要用信号频率2倍以上的采样率，才可以基本还原此信号的频率及幅值特性。而在当前数据采集技术下，2倍的采样频率已经远不能满足测试的需求。很多情况下，建议使用10倍采样率甚至更高。原因是由于较高的采样率可以更好的还原信号时域波形，尤其针对动态振动信号、冲击信号等。单位时间内采样点较多，可以增加FFT窗口内的数据点数，从而提高FFT的谱分辨率，获取更高的频域。TRION3-18xx-Multi板卡采用过采样技术，这种设计的目的是保证高采样和高带宽的前提下，进一步增加AD的有效位数，从而获取信号、信噪比和动态范围。因为从理论上讲，当将过采样频率处理降低为较低采样率时，每减小一半的采样频率，将会增加0.5bit的分辨率。因此，德维创可以在保持高采样时，也可以保持较高、信噪比、动态范围等测试性能。


信号同步无相差、时统信号一致应用

对于测试而言，测试信号的时域度和频域准确性是非常重要的前提条件。当测试通道数≥2时，由于不同AD的时钟晶振以及设备之间的同步差异，测试信号之间的同步性是非常重要的一个指标。例如下列试验需求，对于信号同步性要求很高：

  1. 多台设备组网大系统，需要统一的时统信号（例如点火），必须保证不同设备的时钟同步和通道间相位差极小；

  2. 需要测试和分析不同通道之间的相关/相关性，例如传递函数、频率响应、相关/相干等分析，必须要保证通道间无相位延迟。

  3. 功率测试，电流/电压通道的相位差将直接影响相位角Phi，进而影响功率。

PXI/E时钟总线优势：

  1. 并行时钟总线，通道间相位延迟低至10ns；

  2. 不同机箱之间的同步信号直接通过SYNC网线连接，同步优于60ns；

  3. 时钟引擎转换，可接入IRIG/GPS/1558等外部时钟，并引入PXI/E总线时钟


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并行时钟总线示意图