大多數(shù)的工程師和科學(xué)家不僅需要快速啟動(dòng)他們的課題或是項(xiàng)目以符合他們的當(dāng)前需求、而且需要一定的靈活性來(lái)滿(mǎn)足未來(lái)的需要。這樣的話(huà)，就有許多參數(shù)需要考慮，包括從驅(qū)動(dòng)軟件、應(yīng)用開(kāi)發(fā)軟件到硬件特性。本文將討論怎樣選擇最能符合您需求的硬件平臺(tái)。也就是，當(dāng)您搭建系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮一下以下的10個(gè)測(cè)量硬件平臺(tái)的問(wèn)題。
  

    1．采樣率，分辨率，精度

    一般來(lái)說(shuō)，所要采集的信號(hào)決定了采樣率和分辨率的要求。對(duì)于高達(dá)100MS/s的采樣率和高達(dá)24位的精度應(yīng)用，PCI和PXI平臺(tái)提供了最好的選擇和最佳的性能。為了符合精度要求，需要記住數(shù)據(jù)采集（DAQ）卡有12位和16位兩種。


    16位板卡需要有精細(xì)的設(shè)計(jì)、帶屏避的電纜、及恰當(dāng)?shù)男盘?hào)連接設(shè)備，只有這樣，才能真正體現(xiàn)它們?cè)?6位測(cè)量方面的優(yōu)勢(shì)。如下表所示：

     測(cè)量                  12-位誤差      16-位誤差 
     伏, ±10V 范圍        17mV           1.15mV 
     伏, ±50mV 范圍       150uV          35uV 
     J 型熱電偶 @ 25°C    3°C           0.67°C 


    在一個(gè)給定的范圍內(nèi)，一個(gè)16位的數(shù)據(jù)采集卡能夠提供216=65,536種數(shù)字化的結(jié)果，而一個(gè)12位的板只能提供212=4,096種結(jié)果。在理想情況下，這些結(jié)果在整個(gè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)均勻分布，實(shí)際測(cè)量值在最近的結(jié)果附近。這樣的話(huà)，12位與16位產(chǎn)品的測(cè)量誤差的差距總是65,536/4,096=16倍。但對(duì)于幅度較小的信號(hào)和設(shè)計(jì)較差的板卡，測(cè)量誤差方面的差別可以小至5倍，這是由于16位板卡對(duì)噪聲、線性誤差、非線性傳輸誤差額外敏感而造成的。


    對(duì)于那些對(duì)速度要求不高、同時(shí)由軟件來(lái)決定采樣率的工業(yè)用的分布式I/O和控制應(yīng)用，NI的FieldPoint無(wú)疑是最佳的選擇。


    2．處理器表現(xiàn)

    當(dāng)Dell，HP，IBM及其他的PC廠商互相競(jìng)爭(zhēng)，來(lái)以最快的時(shí)鐘頻率提供最先進(jìn)的處理器的時(shí)候，現(xiàn)成的計(jì)算機(jī)能夠體現(xiàn)最佳的處理器性能。您可以使用PCI測(cè)量設(shè)備或一個(gè)由臺(tái)式計(jì)算機(jī)控制的PXI系統(tǒng)，把這些高速處理器的性能發(fā)揮極至。對(duì)于要求更為嚴(yán)格或更為緊湊的解決方案的應(yīng)用，嵌入式控制器與PXI所具有的處理能力與 現(xiàn)有的臺(tái)式計(jì)算機(jī)相當(dāng)。與針對(duì)最快的表現(xiàn)不同，對(duì)于分布式的I/O和控制，F(xiàn)ieldPoint處理器專(zhuān)門(mén)針對(duì)小空間和堅(jiān)固情況而做了優(yōu)化。


    3．容量——插槽或模塊擴(kuò)展性

    通常情況下，待測(cè)的信號(hào)數(shù)量也是需要考慮的。對(duì)于從通道數(shù)不多的應(yīng)用，臺(tái)式計(jì)算機(jī)是一個(gè)很好的測(cè)量平臺(tái)。大多數(shù)臺(tái)式電腦提供2至3個(gè)PCI插槽。根據(jù)所需要的測(cè)量模塊類(lèi)型，對(duì)于需要數(shù)十個(gè)通道的應(yīng)用來(lái)說(shuō)空間已經(jīng)足夠了。對(duì)于更多通道的應(yīng)用，PXI機(jī)箱支持多達(dá)18個(gè)插槽，您甚至可以以級(jí)聯(lián)方式連接(daisy-chain)多個(gè)機(jī)箱來(lái)獲得更多的通道。FieldPoint系統(tǒng)最多可以支持9個(gè)I/O模組，你可以輕而易舉地把幾百個(gè)系統(tǒng)用串口或以太網(wǎng)（Ethernet）連在一起。


    4．觸發(fā)和同步功能

    定時(shí)和同步是經(jīng)常被忽視，但同時(shí)又是一個(gè)測(cè)量平臺(tái)的很關(guān)鍵的因素,。比如在使用觸發(fā)總線的生產(chǎn)應(yīng)用中，可以同步進(jìn)行測(cè)量、移動(dòng)和檢查，這無(wú)疑能使生產(chǎn)產(chǎn)量大幅度提高。如果您的應(yīng)用需要在信號(hào)間或測(cè)量同步任務(wù)間有嚴(yán)格的時(shí)間關(guān)系，那么PXI就是一個(gè)理想平臺(tái)。使用PXI，您可以訪問(wèn)8條 總線 觸發(fā)線，把所有的PXI插槽連在一起，因此測(cè)量模組可以互相作用、觸發(fā)、相互控制。PXI背板提供了一個(gè)用于精確定時(shí)、具有最小偏差的星狀觸發(fā)線以及一個(gè)普通的10MHz的時(shí)鐘以便同步多個(gè)模塊。這些技術(shù)可大幅度提高測(cè)試效率和生產(chǎn)量。許多NI的PCI板卡有一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)集成總線，因此可以同步諸如源、輸入、運(yùn)動(dòng)控制、視覺(jué)等模塊。NI LabVIEW通過(guò)與測(cè)量硬件的緊密的集成大大簡(jiǎn)化了這一任務(wù)。


    5．測(cè)量模塊范圍

    NI提供了大量的用于PCI和PXI平臺(tái)的有關(guān)測(cè)量、機(jī)器視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)控制和儀器模塊的板卡。但由于PCI已經(jīng)被廣泛接受，目前有著大量不同類(lèi)別的第三方的PCI模塊。而PXI作為一個(gè)日漸興起的測(cè)量與自動(dòng)化平臺(tái)，正在逐步填補(bǔ)在這個(gè)平臺(tái)上的空缺----有500多種不同的模塊可供PXI使用，有幾百家公司正開(kāi)發(fā)與PXI兼容的CompactPCI外圍設(shè)備。


    6．實(shí)時(shí)性

    許多測(cè)量系統(tǒng)所要求的實(shí)時(shí)性能比標(biāo)準(zhǔn)的臺(tái)式計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)所能提供的要高得多。運(yùn)行LabVIEW Real-Time的PXI系統(tǒng)提供了最好的實(shí)時(shí)性能與選擇。NI E 系列多功能數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)字I/O，記數(shù)器/定時(shí)器模塊，運(yùn)動(dòng)控制，圖象采集裝置，所有的這些都能運(yùn)行在PXI平臺(tái)上，用于高速機(jī)器或過(guò)程處理應(yīng)用。有了新一代的FieldPoint2000實(shí)時(shí)控制器，可以把LabVIEW Real-Time分布到接近模擬和數(shù)字I/O測(cè)量點(diǎn)，把電纜線減至最少。
    
    FieldPoint2000本地處理器在分布式應(yīng)用中提供了高級(jí)控制、信號(hào)分析、數(shù)據(jù)記錄的功能。NI PCI平臺(tái)通過(guò)一系列的帶有用于決定控制回路的板載處理器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、硬件板卡，提供用于低通道應(yīng)用的實(shí)時(shí)功能。


    7．包裝尺寸和堅(jiān)固性

    鑒于您的應(yīng)用可能有尺寸限制和堅(jiān)固性能方面的要求。如果您要在一個(gè)小機(jī)箱內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，那么可以考慮采用FieldPoint系列分布式I/O產(chǎn)品。最新的FieldPoint2000控制器只有4.3x4.3x3.6英寸大小，并且有大量的模擬I/O和數(shù)字I/O模塊，以提供一個(gè)完整的測(cè)量與自動(dòng)化平臺(tái)。一個(gè)控制器上運(yùn)行LabVIEW Real-Time，加上一個(gè)8通道的模擬I/O模塊組合起來(lái)的尺寸僅為一塊通常的住房用磚的大小。對(duì)于那些高性能的且有堅(jiān)固性方面要求的應(yīng)用，PXI相對(duì)于臺(tái)式計(jì)算機(jī)，提供了更好的抗沖擊、抗震動(dòng)、防高溫等方面的保護(hù)。


    8．惡劣環(huán)境

    如果您的應(yīng)用需要在惡劣的環(huán)境中運(yùn)行，您應(yīng)考慮基于FieldPoint或是基于PXI的方案。FieldPoint能運(yùn)行在一個(gè)很寬的溫度范圍內(nèi)（-40到70oC）。此外，在相對(duì)濕度為10%--90%、震動(dòng)等級(jí)在5GHz時(shí)為500Hz時(shí)候等等性能保證了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，使之成為在惡劣環(huán)境下的理想的測(cè)量與控制平臺(tái)。為了體現(xiàn)更好的性能，PXI還提供了堅(jiān)固的機(jī)械包裝和空氣強(qiáng)制過(guò)濾（filtered-forced-air）冷卻功能。此外，所有的PXI機(jī)箱都經(jīng)過(guò)大量的機(jī)械測(cè)試以確保經(jīng)久耐用和可靠性。


    9．快速實(shí)現(xiàn)首次測(cè)量和便攜式測(cè)量

    搭建測(cè)量系統(tǒng)并使之快速運(yùn)行是很重要的，特別是當(dāng)你想要經(jīng)常對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更新的時(shí)候。這時(shí)，主要考慮的是驅(qū)動(dòng)器、開(kāi)發(fā)軟件和I/O的連接。用于手提電腦的PCMCIA，USB，F(xiàn)ireWire和用于手提和臺(tái)式電腦的以太網(wǎng)，他們都提供了快速、簡(jiǎn)單的架構(gòu)和I/O連接以便隨身攜帶。比如，當(dāng)用PCMCIA卡或USB把一個(gè)測(cè)量裝置連接到電腦上時(shí)，如果你安裝了驅(qū)動(dòng)器軟件，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到這一裝置。你不必關(guān)掉計(jì)算機(jī)來(lái)連接這一裝置。但是，與PCI和PXI相比，PCMCIA和USB提供的是中等的數(shù)據(jù)量。而與一個(gè)基于臺(tái)式電腦的系統(tǒng)相比，PXI前插式插槽使得增加和卸除測(cè)量模塊變得更容易了。但是，他們不支持熱插拔。


    10. 成本

    價(jià)格是決定成本的許多因素之一?？傮w上說(shuō)，采納那些被大量使用的商業(yè)技術(shù)降低了系統(tǒng)成本。利用Dell，HP及其他電腦生產(chǎn)商的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，對(duì)于從少量到中等數(shù)量通道的應(yīng)用，基于PCI的臺(tái)式系統(tǒng)提供了最低的成本。類(lèi)似于PXI和FieldPoint那樣的其他平臺(tái)也利用商業(yè)軟件、總線和組件技術(shù)來(lái)降低了系統(tǒng)成本。


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