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1.1系統概述
如圖1.1所示，該系統由恒流源、被測插接器、隔離差分探頭、基于PXIe的現場數據采集系統、基于MXIEpress技術的高速傳輸鏈路和高性能機架式服務器組成。
圖1.1
該系統具有如下主要特點：
1）. 現場數據采集，利用工業標準的PXIe架構提供的抗干擾性能和14位精度的高速采集卡PXIe-5122，實現4通道，每通道zui高100 MSamples/sec的連續數據采集，每通道zui高達256 Mbytes的獨立緩存可極大限度的保證數據的完整性。
2）. 利用NI*的MXI Express高速傳輸鏈路，可保證在較高的采樣率和多通道同時采樣的時候現場數據采集點無間斷地傳輸到服務器。（以每個Sample占兩個Bytes，單通道采樣率100MS/s為例，所需傳輸帶寬為200 MBytes/sec）
3）. 機架式服務器提供的4核CPU處理器，和存儲深度達1000GB的RAID0陣列SATA II硬盤，數據寫入速率zui高可達300 MBytes/s，使得硬盤讀寫不再成為系統的帶寬瓶頸。
4）. 高速脈沖采集與低速振動信號采集通道可分別設置不同的采樣率與采樣程度，可實現高速脈沖采集（zui高100MS/s）與低速振動信號的耦合。
5）. 利用LabVIEW圖形化開發平臺對多核處理器的支持，可實現多線程（數據采集、數據存盤、數據分析）并行操作，提高運行效率。軟件可在線或離線計算采集的原始數據中超過某一閥值電壓（可編程）的脈沖寬度，并給出出現不合格（脈沖寬度大于1us）的次數，誤差zui小為0.01us（以100MS/s采樣）。
1.2 系統功能介紹
1.2.1 總體功能
1. 動態阻抗監控系統（以下簡稱系統）實時監控線束端子振動試驗期間的接觸電阻變化并能完整記錄打印；目前配置可同時記錄4組數瞬態數據，通過板卡擴展（PXIe-5122）可實現同一平臺同時記錄6組瞬態數據。
2. 系統監控電阻單通道連續采樣速率10M次/秒，也就是采樣時間為0.1 us；zui高采樣速率為100M 次/秒。
3. 系統能夠存儲試驗過程中所有的電阻采樣數據，并且能夠在試驗結束后重新將所有采集數據形成電阻隨時間變換的波形曲線。連續采集與記錄時間不小于3小時。
4. 系統設備支持采用觸發模式存儲試驗過程中所有不合格情況（超過7Ω時間大于1 us）前后1ms的數據，觸發模式下采樣率zui低10M 次/秒。
5. 系統軟件能夠判定試驗期間超過7Ω的時間達到1μs的情況。
6. 系統以不同的采樣率同步采集振動臺的振動頻率，實現所采集的動態瞬態信號和振動信號耦合，即從采集的數據中應能用表格等方式來顯示測試樣品出現不合格情況時對應的振動頻率值（見參考圖例），曲線圖上鼠標移動時能夠實時顯示對應的頻率以及時間。
1.2.2 前端數據采集部分功能與指標
1）通道數：8個，其中高速采集通道4個，低速采集通道4個。低速采集通道能同時記錄振動試驗臺的頻率；各個通道記錄的信息有曲線圖顯示（可以在曲線中看到不同頻率下的瞬態信號）
2）垂直分辨率
a. 高速采集模塊：14-bit
b. 低速采集模塊：24-bit
3）輸入耦合方式 ：AC/DC/GND
4）輸入阻抗
a. 高速采集模塊：1MΩ with 25 pF（電壓范圍>± 1 V），1MΩ with 21 pF（電壓范圍≤± 1 V）
b. 低速采集模塊：1 MΩ // 100 pF
5）電壓輸入范圍：+/- 20 mV to +/- 100 V
6）精度 0.1% of Full Scale
7）噪聲 0.05% of Full Scale
8）過壓保護 不低于250V
9）采樣率： 測量瞬態信號的高速采樣頻率為單通道100 MS/szui高，10 MS/s連續；測量振動頻率信號連續采樣率頻率為204.8 kS/s，振動臺激振振動頻率為2Hz ~3000Hz） ； 測量瞬態信號的通道和測量振動頻率信號的通道同步進行，采樣頻率可分開設置。
10） 動態范圍
a.高速采集模塊：不小于80dB；
b.低速采集模塊：不小于115dB；
11）帶寬
a.高速采集模塊：80MHz @ -3dB；
b.低速采集模塊：80kHz@ -3dB；
12）硬件抗混疊濾波器
a.高速采集模塊：6th order Bessel LP@35MHz
b.低速采集模塊：6th order Bessel LP@40Hz - 80kHz
13）硬件抗噪濾波器
高速采集模塊：6th order Bessel LP@5MHz 或者 2th order Bessel LP@20MHz
14）高速采集模塊板載內存
256 MB每通道（高配置方案，低配置方案時為64 MB 每通道）
1.2.3 數據傳輸部分指標
1）傳輸介質：MXI Express
2）傳輸速率：大于400 MBytes/s
1.2.4 數據分析、處理與存儲部分指標
1）CPU：In Core 2 Quad 4核
2）內存：4GB
3）硬盤：1000GB SATA II支持RAID0/RAID10/RAID5
4）流盤（寫數據文件）速率：大于200MBytes/sec
1.2.5 系統擴展能力
1）高速采集通道可zui多擴充至8個；
2）低速采集通道可zui多擴充至16個；
3）配備傳感器與相應信號調理模塊后，可進行振動、噪聲、壓力、動靜態應變等測量。
1.3 系統模塊介紹
1.3 系統模塊介紹
| NI PXIe-5122 高速數據采集卡 | |
| · 14位分辨率的雙同步采樣通道 · 100 MS/s的實時采樣, 2.0 GS/s的等效時段采樣或外部時鐘控制 · 板載硬件去噪和抗混疊濾波器的100 MHz模擬帶寬 · 全速讀寫硬盤時可達400 MB/s · 使用100 ps時間戳進行邊緣、視窗、滯環、視頻和數字觸發 · 每通道高達256 Mb的高容量板載內存 | |
| NI PXIe-5122高分辨率數字化儀是一款x4 PXI Express模塊，能夠以zui大400 MB/s的數據速率，讀寫PC內存、硬盤或RAID 0磁盤陣列。這款數字化儀非常適用于信號情報、雷達、IF/RF數據讀取等應用。 具有各種功能的NI PXIe-5122數字化儀還適用于汽車、通信、科研、軍事/航天及消費電子產品。 NI PXIe-5122具有軟件可選的動態范圍，50Ω或1MΩ電阻輸入，200 mV 到20V電壓輸入，并可在板載內存中采集超過100萬個波形，是時域和頻域分析的理想選擇。有50多個內置測量與分析函數直接在驅動軟件中編程生成，在NI LabVIEW和中可進一步擴展到400多個。 | |
| 主要指標： | |
| NI PXI-4462 低速高精度采集模塊 | |
| · 4路同步采樣模擬輸入通道 · 118dB動態范圍，24位分辨率 · IEPE調理－可通過軟件配置 · zui高采樣速率達204.8kS/s · ±316 mV到42.4 V 輸入范圍 | |
| NI PXI-4462是一款專為聲音和振動應用而設計的高精度數據采集模塊。 本模塊包含了用于麥克風、加速度傳感器及其它具有大動態范圍的傳感器的硬件和軟件以實現精密測量。 常見的應用包括聲音測試、汽車NVH和機器狀態監控。 | |
| NI PXIe-1062Q機箱與MXIExpress高速傳輸接口 | |
| NI PXIe-1062Q 8槽機箱是為各種測試和測量應用程序設計，其高帶寬背板可提供每插槽高達1 GB/s的帶寬以滿足運轉需要。NI PXIe-1062Q具有4個PXI外圍插槽、1個具有系統定時功能的PXI Express插槽、2個既可接受PXI外圍模塊又可接受PXI Express外圍模塊的PXI Express混合插槽。NI PXIe-1062Q機箱運行的溫度可擴展到55 ºC，在溫度低于30 ºC時其噪聲發射可低至43.6 dBA。NI PXIe-1062Q機箱具備PXI規范的所有特性，包括支持PXI和PXI Express模塊。該機箱配有用于PXI模塊的內置10 MHz參考時鐘、PXI觸發總線和PXI星形觸發和用于PXI Express模塊的內置100 MHz參考時鐘、SYNC 100和PXI星形差分觸發。該機箱的總計系統帶寬超過3 GB/s，可滿足各種高處理能力應用軟件的需求。 通過臺式計算機或服務器上的x4或更別的PCI Express插槽，可將其與配有高帶寬電纜的PCI Express*透明連接。借助NI PXIe-PCIe837x套件，通過該臺式計算機或服務器就可控制PXI Express和CompactPCI Express系統。NI PXIe-PCIe837x 套件由PC中的一塊PCI Express板卡構成，通過x4 MXI-Express電纜連接至PXI Express機箱1號插槽中的PXI Express模塊。NI PXIe-PCIe8362套件的PCI Express板卡有2個x4 PCI Express鏈接，每個連接都可連至PXI Express機箱，提供總計達798 MB/s的持續處理能力。 | |
| NI 8353 2.4 GHz四核1U機架固定配件控制器 | |
| · In Core 2 Quad Q6600 （2.4 GHz四核） · 4GB 667 MHz DDR2 RAM · RAID 0配置用于高速硬盤數據讀寫 · 4組250 GB SATA II HDD RAID 0 （標準） · 2組千兆以太網, 4組高速USB, 2個PS/2端口; 1個串口和1個VGA端口 | |
| NI 8353是一款1U機架固定配件控制器，面向基于PXI或PXI Express的系統。您能夠將這款機架經過優化的19英寸服務器級四核控制器與完整的x4 NI MXI-Express套件相互結合，從而遠程控制具有798 MB/s持續數據處理能力的PXI Express系統。NI 8353具有In Core 2 Quad處理器（2.4 GHz四核）、高達4 GB的雙通道DDR2 RAM、雙板載千兆以太網、4組標準型250 GB SATA II （RAID 0）配置，可實現高速硬盤讀寫。安裝MXI-Express或MXI-4遠程控制套件（不含套件），用于PXI或PXI Express系統控制。 獨立磁盤冗余陣列（RAID） 的配置 NI 8353通過4個SATA II硬盤，提供RAID 0（分條）和RAID 1（鏡像）配置。RAID 0配置通過在多個硬盤之間均勻分布數據，提高計算機向硬盤讀寫數據的速率，從而有助于需要高速硬盤讀寫的應用。NI 8353提供4組250 GB SATA II硬盤的原廠RAID 0配置。 | |
| 帶隔離的差分探頭 | |
| · zui高輸入電壓700V · 帶寬50MHz · x1，x100，2種檔位 · 精度 +/- 1% · 輸入阻抗 4MOhm // 7pF | |
附錄：
· PXI / PXIe平臺簡介
PXI是PCI eXtension for Instruments，基于儀器擴展的PCI總線的簡稱。PXI標準由PXI系統聯盟 （PXISA, /） 進行管理，這是一個由世界各地超過70家公司共同簽約的聯盟，其宗旨是為了推動PXI標準的應用，保證標準的交互操作性，并維護PXI的規范。隨著PXI逐漸成為一個標準的平臺，一些世界的測試系統供應商也將他們的測試解決方案轉向PXI平臺。
通過各個PXISA成員企業的共同努力，70余家PXISA成員現在能夠提供超過1200種PXI外圍模塊，包括模擬和數字I/O、高速儀器、視覺系統、運動系統和各類的總線接口。根據Frost & Sullivan公司在2005年4月進行的“VXI & PXI測試設備市場調查”顯示，相比較于整個業界4%的增長率，PXI的綜合增長速率（CAGR）高達25.1%，成為繼上世紀70年代中期的GPIB之后增長zui快的儀器標準。
National Instruments （美國國家儀器有限公司，簡稱NI） 創立于1976年，總部設于Texas州Austin，是一家測量行業的上市公司 （納斯達克掛牌代號 NATI） ，在世界各地設有50多個分公司和辦事處，和眾多系統聯盟成員。
作為技術創新的者，NI在上世紀90年代初將PCI技術帶入基于PC的測量和測試應用，現在NI繼續發揚著這種創新的精神，在確保對所有平臺提供長期支持的同時，正努力將PCI Express技術整合到PXI中。
通過在背板上利用PCI Express技術，PXI Express使得PXI帶寬從132 MB/s 增加到 6 GB/s，提升幅度超過45倍，且與PXI模塊保持軟件和硬件上的兼容性。除了PXI現有的定時和同步功能，PXI Express還提供了附加的定時和同步功能，包括100 MHz差分系統時鐘、差分信號、以及差分星形觸發。通過使用差分時鐘和同步，PXI Express系統增加了對儀器時鐘的抗噪聲能力，并能傳輸更高頻率的時鐘信號。
現在，PXI / PXIe已經在多個領域得到了廣泛的應用，從消費電子、軍事和航空，到醫療設備測試等等，成為一系列測試測量應用的理想平臺。無論您是應用于設計驗證，還是生產線測試的機架式應用，或是為車載數據記錄開發便攜式或嵌入式系統，PXI / PXIe都有適合您需要的解決方案。
· 實驗臺現場圖片
2. 汽車線束插接器試驗概述
p 技術標準QC/T417.1~5-2001 車用電線束插接器
p 汽車線束插接器試驗中瞬態信號動態監控功能的實現
ü 結合溫度振動試驗和機械沖擊試驗過程中
ü 接觸電阻值的變化，連續大于7Ω的時間不得超過1μs。
ü 如果只是記錄第1次失效，則采用達到微米或者納米級別的示波器就可以滿足要求；
ü 如果整個過程中只監控不記錄波形，則也可以采用示波器的觸發模式單純記錄整個試驗過程中共出現的失效次數。
ü 如果插接器生產廠家或者供應商要求試驗過程中全程記錄所有的失效點以及波形，則示波器就限于自身內存的大小以及數據傳輸的速度無能為力了，的方法是采用高速數據采集方式全程記錄振動試驗過程中所有的接觸電阻變化波形，等試驗后可以調出所有數據回看、打印以便進行進一步分析，為廠家整改提供可靠的幫助。
ü 這種方式的一個缺點是采集存儲的數據量非常大，要求存儲數據硬盤容量足夠大，采用千兆網卡存儲到電腦硬盤的方式30分鐘的數據量就已經70GB。
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