SC Express提供了更高的测量性能

NI SC Express系列为高性能传感器测量提供了带有集成信号调理的PXI Express数据采集（DAQ）设备。NI使用行业标准的PXI 平台，实现了独特的模拟设计技术，为多达几十到几千个通道的高级测量设备提供了高精度、高带宽、紧凑定时。

图1：PXI Express传感器测量系统功能强大、可扩展性强。

高测量精度

SC Express测量将热电偶中的等温误差降到较小

您可以将热电偶测量误差归结为多种来源，包括噪声、分辨率、偏置误差和设备增益误差以及外部噪声、热电偶误差、冷端补偿（CJC）误差。冷端补偿误差通常是热电偶测量设备中较大的误差。NI PXIe-4353热电偶模块通过测量邻近的热敏电阻作为冷端补偿。从读数中，NI-DAQmx驱动程序软件自动确定合适的偏置，并将它应用到热电偶较终测量结果中。

图2：TB-4353具有八个CJC热敏电阻，用于测量终端模块的任何温度梯度。

CJC误差的主要因素是热敏电阻误差和等温误差。NI TB-4353等温终端模块使用高精度热敏电阻，它在室温下只有15 °C误差，其中包括来自测量设备的误差。等温误差是热敏电阻的温度和冷端的实际温度之间的温差。系统环境和测量设备的设计都会影响该误差。TB-4353具有独特的设计，让热量可以在冷端和热敏电阻之间均匀地扩散。它还具有八个热敏电阻，分步在终端模块上，用NI PXIe-4353进行测量从而进一步提高CJC测量精度。这些CJC通道具有专用模拟数字转换器（ADC），因此他们可以和热电偶测量同时进行。

使用比例法测量基于惠斯登电桥的传感器

包含应变压、称重传感器、压力传感器和力矩传感器在内的许多传感器都是基于惠斯登电桥的原理来进行测量的。通过测量惠斯登电桥两个桥臂的分压点压差来得到的实际输出。电桥的输出电压与激励电压成正比。但是，电桥输出（VCH）和激励电压（VEX）之间的比例在激励电压变换时依旧保持恒定，这个无单位的比例（VCH/VEX）是我们所感兴趣的。为了精确测量基于电桥传感器的比例输出，您必须知道电桥输出电压（VCH）和激励电压。

图3：测量惠斯登电桥两个桥臂的分压点压差来得到的实际输出。

NI PXIe-4330桥式输入模块具有连续测量激励电压的电路，并能将测得的激励电压作为实际信号ADC的参考电压。用这个方法，激励电压的变化可以得到补偿，模块将桥输出电压和激励电压的比例数据直接反馈给计算机。正是得益于这种比例设计，使用NI PXIe-4330桥式输入模块得到的测量结果较大限度地减小了温度漂移和其他激励电压变化的影响。

24位Delta-Sigma调制

NI PXIe-4330桥式输入模块和NI PXIe-4353热电偶输入模块利用24位delta-sigma模数转换器得到更高精度的应变测试，桥式电路测试和温度测试。Delta-sigma ADC与其它类型ADC相比较大的不同是使用过采样技术，结合抽样滤波并量化噪声整形技术。Delta-sigma ADC作为信号的低通滤波器和量化噪声的高通滤波器，因此可以将噪声扩展到高频区域。这个现象称为噪声整形，它使用数字抽样，从调制器输出滤出高频部分，去除量化噪声。这样能使噪声能量在感兴趣的频带中被减小，意味着更高的信噪比（SNR）或更大的动态范围。Delta-sigma调制具有更优反锯齿和更高分辨率等多个优点。

较大带宽

PXI Express提高数据吞吐量

利用背板中的PCI Express技术，PXI Express将PXI的可用带宽从132 MB/s提高到6 GB/s，提高了近 45倍，同时保持了与PXI模块的软硬件兼容性。PCI Express相对PCI较显著的改进是其点对点总线拓扑。用于PCI的共享总线被共享的交换机替换，为每个设备提供了对总线的直接访问。与PCI将带宽平分到总线所有设备上不同，PCI Express为每个设备提供了其专用的数据流水线。数据以包的方式通过发送和接受信号对（称为通道）进行串行传输，它允许每个方向每个通道250 MB/s带宽。多个通道可以组合在一起，得到x1（一倍）、x2、x4、x8、x12、x16和x32通道带宽，提高单槽带宽。与PCI总线相比，PCI Express大大改进了的数据带宽，将对板载内存的需求将到较低，并且允许更快的数据流传输。

PXI Express传感器测量

SC Express模块基于x1 PXI Express，为每个设备提供了250 MB/s带宽将数据传送到控制器。由于PXI Express提供了更高带宽，SC Express模块提供了与多路复用具有相同通道数的同步采样能力。通常，多路复用设备增加通道将会降低采样速率，与此不同的是您可以使用同步采样设备，增加通道数仍然可以维持采样率。如图4所示，SC Express模块可以扩展到高通道数，并且使用较高采样速率，而不会超过通讯总线的带宽。

图4：SC Express模块扩展到高通道数，而不会超过通讯总线带宽。

数据流盘性能

当通信总线带宽不再是测量速度或通道数的制约因素的时候，数据处理速度或流盘的性能就成为系统性能的主要障碍。NI-DAQmx驱动程序允许数据流直接传输到技术数据管理流（TDMS）文件格式，实现兆兆字节的数据存储，能达到高达400 MB/s的记录吞吐量。您可以使用NI LabVIEW数据搜索工具包或NI DIAdem数据管理软件方便地进行可视化管理、分析，并从大型数据中集中报告有用的信息。

世界范围的同步

PXI Express定时与同步

作为较新一代的PXI平台，PXI Express的技术设计为测量I/O设备提供了更高级别的同步，并且同时保持了向后的兼容性。PXI Express背板中的100 MHz差分时钟能够让多个设备将其采样时钟同步到相同的参考时钟上。背板上的触发线路让机箱设备可以进行协同触发，并且使用相同的100 MHz时钟边沿。与过去的PXI机箱相同，利用一块定时和同步模块可以将一个PXI Express机箱中的背板时钟以更高精度的时钟来替换，或者还可以用于同步多个PXI Express机箱中的测量设备。如果应用需要多个机箱在长距离下同步，可以用GPS或IRIG-B PXI定时模块使用共同的时间信号同步多个机箱。

使用NI-DAQmx多设备任务节省开发时间

NI提供了更加强大的 NI-DAQmx驱动程序，让我们可以以一种全新的方法来配置多个SC Express模块进行同步采集。您可以对同一机箱里的任何类型的单一SC Express模块使用多设备任务编程。并且在相同的多设备任务程序中可以支持从一个通道到多达544个通道的扩展。更进一步，您还可以使用单一NI-DAQmx任务将多个板卡中的不同测量类型自动地同步起来，如图5所示。

图5：此方块图给出了用多个测量类型采集多个模块的范例LabVIEW代码。

举例而言，一个18槽机箱中插有NI PXIe-4330桥式输入模块和NI PXIe-4498动态信号采集（DSA）模块，它们可以用单一任务编程，从而将模块间偏差降低到150 ns。表1中的组合支持多测量类型下的多设备任务。

表1：支持多设备任务的PXI Express模块组合。

此外，您可以通过在软件中配置定时时钟源来共享时钟信号，从而将SC Express模块与PXI平台上的超过1500个模块同步。

结论

NI的SC Express系列数据采集设备能测量传感器信号和高电压信号，并提供了高精度、高带宽和世界范围的同步。SC Express系列在PXI Express上提供了较先进的信号调理，能够帮助您实现高性能的测量并且降低开发时间。  

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