【应用】Keysight的数字采集器搭配数字化仪/数采模块/控制软件助力产品可靠性测试

时间： 2020-06-03 来源：Keysight

为了评估产品的使用寿命，或者验证产品是否在预期的使用、运输或储存等各种场景下的性能，就需要对其在研发、设计验证及抽检等环节进行可靠性测试。测试的项目包括温度、电压、电流、频率、流量、应变等多种参数，而且往往还需要对众多测试点进行长时间跟踪测量。这种测试，数据采集器是最常用的测试仪表之一。下面，我们就要给工程师小伙伴们提供三个数采使用和选择的提示。

提示#1: 被质疑的数据采集vs数字化仪

数据采集器是大家在测试过程中最经常用到的，例如典型的从惠普年代到是德科技的34970A和34972A，还有新的DAQ970A，配备34901A 多路复用器，就构成了20-60路的数据采集，直接测量电压、电流、电阻、电容，并配合各种传感器，测量温度、压力等。

1、我们来看下面的结构图

图1

很明显，在这种测试结构中，测量引擎只有一个。信号通过开关和信号调理进入测试引擎。测试引擎是一个高性能的六位半数字万用表，精确测量和读出每一路信号。这类数据采集的特点：

1) 扫描型，每一个测试点要比前一个测试点有一个时间间隔。

2) 测试速度比较慢，适合信号的静态特性测量。

3) 通常能提供很高的测量精度。但精度也与测量速度和传感器的选择密切相关。(测量精度的话题下次再与工程师小伙伴们细聊)

4) 信号可以是同一类信号，比如20路的电压；也可以是不同类型的信号，比如温度、电压、电流和电容各5路。

2、我们来看一个测试实例

1）我们用DAQ970A数采主机，配上901A多路复用器，分别测量电解电容、薄膜电容的容值随温度的变化。我用了4个通道，其中2个测量温度，2个测量电容。我们看到了截屏上的测试结果。

图2

不同于扫描式数据采集，数字化仪是多路同步数据采集，用于多路动态信号的同步测量，其工作原理类似示波器，在每一个输入通道上都有信号调理和测试引擎，但与示波器不同的是，其采用速率远低于示波器，但分辨率则要比示波器高出几个数量级，适用于音频、高频振动、冲撞变形、应力变形、医疗传感器、甚至开关电源的瞬态响应等频率较低，幅度小、动态范围大的应用场合。

2）下面，我们用DAQ970A主机中插入DAQM909A 4路同步数字化仪模块来说明。我们用它抓取一个DC-DC的瞬态，分别测量 Vin/Iin, Vout/Iout. 如下所示。

图3

这是一个小功率的DC-DC，电流在微安到毫安级，这种DC-DC最多的应用就是目前小功率的物联网、可穿戴等智能设备。

3）我们来看一下对其上电过程的测试结果。

图4

小伙伴们感觉到与示波器的不同了吗？明显从中看到的精细程度，要远高于示波器。在这个测试中，我用的是一个4通道的同步数采，分辨率是24bit, 比一般的示波器足足高1万倍以上！对，你没看错，是1万倍，不是100倍！

这种同步数采的采样率达到了800KSa/s, 可以采集如机械振动、音频声学等时域信号，并在时域和频域中对其进行深层分析。

4）看下图，我们来测量一个马达的振动噪声情况。我们在马达上加了一个振动传感器，利用DAQ970A配合DAQM909A 模块来测量，希望为寻找噪声源提供有价值的线索。

图5

图6

这是一个电机启动时的振动时域波形。从这里，我们可以看出振动的幅度，但从中还是无法判断噪声源。

5）现在，我们进入频域分析，看看是否可以帮助定位噪声源的频率。这个数采的软件提供频域分析功能，可结合采样速率设定FFT Size，看下图。

图7

从这种图上，我们可以看到噪声的振动频率分布，特别在8.3KHz附近，出现了最高的振动幅度。这个线索就更有价值了。

因此，扫描式数采和同步测量的数字化仪有不同的工作原理，其应用，前者注重信号静态特性测量，而后者，则更多用于多路信号同步的动态特性测量。

提示#2: 合适的数据采集器和模块

我们以上的测试设备，是起源于上世纪的数采平台，即1997年HP34970A，到2001年的Agilent34970A，再到2019年的DAQ970A，性能不断提升，高品质一贯传承。

图8

多路数据采集配备的是 DAQM901A 模块，其性能沿袭了经典的34901A多路数采模块。而多路同步采集的数字化仪的应用，我们则采用了 DAQM909A 同步数采模块，这是一个新产品，它可以插在DAQ970A的主机中使用，具备4通道，24bit 分辨率，800KSa/s 采样率的同步采集。

提示#3: 舒适的数据采集和控制软件

通道数多、数据量大，无论是仪器设置还是数据处理，都会很麻烦，甚至会让使用者濒临崩溃！为了让工程师伙伴们从濒临崩溃，一步跨入极度舒适，我们特意开发了支持数采的BenchVue软件平台。

下图就是DC-DC测试实例，BenchVue 软件设置4个通道的截屏。

图9

还有，下图中即时数据、迹线和设置状态的截图。

图10

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本文由silence转载自Keysight，原文标题为:数据采集 vs. 数字化仪，您用对了吗？，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

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