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    DAQ的魔力:从确保生产质量到预测运营失败

    作者:贸泽电子Mark Patrick时间:2019-04-30来源:电子产品世界收藏

    众所周知,数据采集()系统能够采集有用的测量数据用于表征、监测或控制目的。这些系统可用于测量各种不同的物理参数,包括温度、压力、振动、声音、电压、电流、加速度、应变、光强度、转速(RPM)和流速等等。此外,也可以根据系统收到的数据信息决定采取某些行动,例如可发出警报、停止生产线或只是简单地打开灯。

    本文引用地址:http://www.bftj.tw/article/201904/400111.htm

    硬件的一些最重要应用包括维护生产设施的输出质量,机器运行状况以确定?#38382;?#38656;要进行设备维护(从而避免可能造成严重影响成本的潜在停机时间)。这些应用的具体参数将决定对DAQ系统的分辨率、精度、通道数、以及速度等要求。

    随着制造和工业加工行业不断提高效率水平,降?#32479;?#26412;,并要求能够?#20013;?#22320;生产出更高质量的产品,需要使用多种不同传感器来各种参数,这种需求推动了更先进的DAQ硬件和相关软件的开发。同样,管理?#21152;?供水的泵站或变电站公司不仅需要其设备的性能和状态,还需要监控其站点设施内部的环境,以确保设备能够保持在最佳运行条件。

    根据所设想具体应用的特定要求,市场上现有各种各样的解决方案可供考虑,从相对简单的即插即用型数据记?#35745;?#21040;高度集成的多功能DAQ系统。在本文中,我们将?#26469;?#35752;论这些不同类型的解决方案。

    用于特定应用的紧凑型便携式数据记录仪

    Advantech公司的系列包括不打开机箱即可安装的DAQ模块,用户只需将其插入即可访问采集的数据。这些模块牢固可靠,完全能够满足工业应用要求,同时对于家用系统而言也价格合理,能够简化在具有USB功能的计算机上添加控制和测量功能的过程。该公司的USB-4716可提供16个单端/ 8个差分模拟输入,具有16位分辨率,高达200kSPS吞吐量,16个数字I/O,一个用户计数器和两个16位模拟输出。此外,由于它通过USB端口从计算机获取电力,因此无需外部电源连接。

    MonoDAQ的DAQ设备可与任何传感器连接,能够用于应变和结构载荷或加速度等机械测量,通过EtherCAT可将数据传输到PC上运行的功能强大且易于使用的DEWESoft DAQ软件。MonoDAQ-E-STG隔离应变?#21697;?#22823;器(isolated strain gauge amplifier)可以采用任何电桥配置、可编程激励,并以极低噪声从应变计?#32479;?#37325;传感器(load cells)获取数据。它具有100mV~50V的工作范围和20mA的电流输入(内部分流器)。与此相辅相成的是MonoDAQ-E-gMeter,这是一款一体化传感器和DAQ设备,包含有极低噪声的3轴MEMS加速度计,可用于桥梁或天线结构监测和地震测量。电源和信号可经由同一电缆传输,因而可应用在需要加速度监控的任何结构中。相比之下,MonoDAQ-E-ACC加速度传感器放大器旨在实?#25351;?#39640;精度振动测量,并可为集成的电子压电(IEPE)传感器提供完美信号调节,典型应用包括机器振动监测、轴承?#25910;?#26816;测和模态结构分析等等。

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    图1:MonoDAQ的e-gMeter。

    Extech Instruments操作简单的RHT35 USB湿度、温度和气压数据记?#35745;?#33021;够收集带有日期/时间戳的信息,并可将最多48,000个读数传输到PC(以PDF或电子表格格式)。它还包括一个8位置记?#35745;?#20070;签、6种语言选项、可编程采样间隔、可调节警报和密码保护安全登录等功能。同?#20445;?#35813;公司的VB300是一个加速度力(G-force)记录装置,能够测量和收集±18g测量范围内的3轴冲击和振动(加速度)读数。它还可以记录3轴加速度力和相关峰值,为运输过?#35752;?#30417;控货运集装箱等应用提供冲击和振动的历史记录。该装置具有USB接口,便于设置和数据下载,另外还配有磁化/螺栓固定安装底座,一个3.6V锂电池和兼容Windows的分析软件。

    Midé的Slam Stick产品是一款高速超便携式可充电数据记录仪,除压力和温度外,它还能够测量所有三轴方向的加速度。这些设备采用USB或micro-USB端口进行动态配置、充电和下载数据。配置选项包括每次测量前的可调延迟时间、不同的测量?#20013;?#26102;间和基于预先设定加速度值的触发。该记录仪具有非常轻的重量,足以使用双面胶带安装固定,可用于能量收集系统的振动表征、模态测量和设备监测等。

    集成的多功能DAQ系统

    ADLINK的USB DAQ模块具有易于连接的即插即用硬件/软件,并具有非常高的性价比和便利性,但不会影响系统精度。该模块包括USB-2405动态信号采集(DSA)USB模块、USB-7230/7250隔离USB I/O模块、USB-1210 DAQ模块4-CH、USB-2401通用输入USB DAQ模块和USB-1901/1902/1903 8/16通道 16位250kSPS多功能USB DAQ模块。ADLINK公司还提供广泛的工业级计算机和PXI平台,使客户能够针对音频和振动应用选择最适?#31995;?#20135;品。该DSA模块支持各种总线标准,专为机器状态监测中的音频、噪声和振动测量应用而设计,具有高达432kSPS的采样率,24位分辨率和IEPE信号调节功能,可为元件测试中的麦克风或加速度计提供高精度数据采集和无?#25910;?#36830;接。每个单元都配有四个模拟输入通道,每通道具有高达128kSPS的同步采样速率。还具有软件可选的交流或直流耦合输入配置和内置高精度2mA激励,以及非常低的温度漂移。

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    图2:ADLINK 的USB-2401。

    板载24位Σ-Δ型ADC可实现抗锯齿(anti-aliasing)滤波,从而抑制调制器和带外信号噪声,并能够提供奈奎斯特速率的可用信号带宽,这些特性使得模块适用于振动和声学应用中的高动态范围信号测量。它们支持数字和模拟触发源以及灵活的触发模式(包括后置、延迟、中间、门控和预触发),无需后期处理即可实?#25351;?#25928;的数据采集。

    USB-2401是一款24位,4通道同步采样通用输入USB DAQ模块,带有集成的信号调节电路,可利用常见传感器进行直接测量,如电流输出传感器、热电偶、RTD、称重传感器(load cells)和应变计等。该模块可以对各个通道进行编程以测量不同的信号类?#20572;?#36824;配有可拆卸的旋入式端子,便于设备连接。其多功能支架可支持桌面、轨道或墙壁安装。该DAQ适用于要求高分辨率和高精度的基本测量应用,既可用于实验室研究和材料测试,也可用于工业环境的温度测量。该DAQ模块还包括一个免费的即用型软件包U-test,无需任何编程即可测试所有关键功能。

    Keysight的DAQ970A的目标定位是下一代DAQ系统,可提供更高的性能和更大的灵活性,同时保持与该公司广受欢迎的34970A和34972A型号的兼容性。该系统能够测量和转换12种不同的输入信号,例如用热电偶、RTD和热敏电阻测得的温度,直流和交流电压,2线和4线电阻,频率和周期,电容和应变等等。其3插槽主架构具有内置6.5位数字DMM和信号调节功能,可加快测试开发时间。与其前代产品相比,DAQ970A具有2倍的扫描速度,能够实?#25351;?#36798;450通道/秒,速度提高了十倍。它可以测量非常低的电流范围(1μAAC~100μAAC)和极高电阻(高达1,000MΩ),电压、电流和电阻测量精度高达90%以上。DAQ970A还具有自动校准功能,可补偿内部DMM。

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    图3:Keysight 的DAQ970A。

    DAQ的未来前景

    随着工业自动化要求不断提高,以及对基础设施和可再生能源发电厂越来越多的投资,这些都有助于推动DAQ市场的快速增长。Global Industry Analysts预测,由于对实施工业物联网(IIoT)和工业4.0的关注,以及制造业中对于更短产品上市时间(特别是汽车行业)的要求,到2022年,全球DAQ市场总量将达到17亿美元。同样,Market Insights预计,从现在到2026年期间DAQ的复合年增长率为6.04%,届时DAQ市场总价?#21040;?#36798;到36.1亿美元。显然,由于需要从更广泛的不同来源获取更大量的数据,因此采用?#23454;?#30340;技术进?#20889;?#31867;工作将是至关重要的。这将会进一步鼓励在DAQ领域推出更多新产品,并促进不?#31995;?#24037;程创新,以便将性能基准推向更高极限,并努力确保产品价格具有尽可能大的吸引力。



    关键词: DAQ 监控 USB-4700

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