第7.5节 我的一点体会
1、充分了解用户的需求后再确定实施方案
充分了解用户的需求是设计中最重要的环节,这里要尽量避免用主观的我曾做过什么、熟悉什么来设法让用户来迁就我们。道理似乎很简单,但实际上用户的心里感受是不一样的,特别是在用户的项目资金有限的情况下,尤为重要。
这就要求我们对NI的硬件有足够充分的了解和认识,合理的选择、使用适合的产品是最主要的。
比如:有一个电参量测试项目,已经有PXI-6251一块,现在还想添加一些测量通道,同时考虑到同步功能等因素最终方案还是选择PXI机箱。
在与用户交谈中得知,项目的使用环境为实验室条件下,我们就建议用户使用PXI-1033配合笔记本电脑使用,并且将需要购买的另一块PXI-6251改为用PXI-6250来代替(因为项目中不需要使用AO,而且原来的那块PXI-6251有两个AO)。这样系统造价被压下约3万多元,用户也很满意。你站在他的角度替他考虑问题,就会赢得他更多的信任,因为毕竟NI的产品价格还是略高些。但是,同时必须向用户说明,如果在环境比较差的地方使用还是建议采用全套的PXI系统为好。
对于大多数使用环境要求不高的用户,最好不要选择全套的PXI系统。用户往往会从价格的角度去看问题,他们会认为:一个PXI的控制器的价钱,可以买5部商用电脑。而那些有真正需求的用户对此非常了解,无须我们做更多的解释。
2、实时跟踪NI新产品的发布
作为系统集成设计者必须实时跟踪NI产品的变化和更新,以便于选择更合理、更合适的。我以前做过的一个现场应变测量项目,就遇到这样的问题。
现场测试往往条件都不是很好,甚至没有交流电源(或者要拉很长的线缆)。如果使用一般的数据采集卡,还要附加传感器的供桥电源,很不方便。所以最初的设计方案选择使用NI 9237(自带供桥电源,专为应变测试设计)配合cDAQ和笔记本电脑使用(当时USB-9237还没有推出)。其实这是一个没办法的方案。因为,第一cDAQ要用交流电源;第二,只使用了cDAQ的1个插槽。还有7个是空的,光配7个空盒还要2000多元。这个方案对我来讲:很是不爽(从设计的角度看很“丢人”,有大马拉小车的感觉),但又没有办法解决得更好,好在当时就留个心眼,仅买一块NI 9237,利用我手中原有的cDAQ上进行程序设计和调试,期待将来能够推出NI USB 9237。果不其然,当设计进行到尾声时,NI USB-9237发布了。程序上基本无须做更大的改动,将原来NI USB-9215上的NI 9162的USB盒换插上NI 9237就变成了NI USB-9237了。这样体积小、重量轻、便携式的应变测量仪(一个笔记本电脑+一块NI USB-9237)就完成了,还省下8500多元(不用买cDAQ了,甭说心里有多得意了!)。
我感觉无论干什么事,只要你用心去想、用心去做就会有好的回报!其实这样的事情很多关键是是否用心!
3、理解测量的目的后再确定测量方案
都在搞基于计算机的测量,可是用不同测量原理的仪器来测量同一个量,往往测量结果会有所不同,你注意到了吗?有人会说:我注意到了!
那你想到过,为什么会这样吗?请看下面所发生的事情。
一个朋友要求帮忙设计一个测量DC-DC变换器输出的虚拟仪器,好吧!用PXI-6251,很快就做了个简单的测量程序,将PXI平台借给他用。
不久,朋友来电话了,告知:虚拟仪器不好用,还没有他的3位半手持万用表好用。
带上NI PXI-4070板卡就去了。
一般遇到这样的事,先不要着急看现象,先坐下来聊一聊,慢慢地了解一下情况。
应用工程师介绍说:新买的DC-DC变换器输出5V,空载时都很好,用3位半手持万用表和虚拟仪器的测量结果都差不太多,虚拟仪器显示的变化大些;可是一接上后面的电路(负载),这两个测量仪器的测量结果就不一样了,3位半手持万用表的测量结果相对稳定些,虚拟仪器的测量结果就不是很稳定,显示有接近十个 mV的乱跳。
听到这里我心里基本有数了,告诉他们是测量原理的问题,他们将信将疑。我说这样我们一起做几个试验来看看试验结果。
下面所说的好与不好是指的波动量或者说是稳定度(不是测量结果的准确度)
1、用PXI-6251的AO输出5V直流电压,三种测量方法同时测量
3位半手持万用表测量结果最好(位数不够)
PXI-4070测量结果与虚拟仪器的测量结果基本一致
2、三种测量方法同时测量DC-DC变换器(空载)的输出
3位半手持万用表测量结果最好(位数不够)
PXI-4070测量结果次之(0.XmV)
虚拟仪器的测量结果相对最不好(1mV)
3、三种测量方法同时测量DC-DC变换器(带负载)的输出
3位半手持万用表测量结果最好(位数不够)
PXI-4070测量结果次之(约几个 mV)
虚拟仪器的测量结果相对最不好(近十个mV)
我向他们解释了为什么测量结果会这样!
1、3位半手持万用表测量
它的测量原理是双积分的,这种测量原理有较强的抗干扰能力,具有极强的低通滤波器特性,又因为显示位数少,所以显得测量结果很稳定。还有可能它是平均值测量,而非有效值测量。
2、PXI-4070测量
虽然它的测量原理不是双积分的,但是它仍有较强的抗干扰能力,也具有低通滤波器的特性,所以测量结果也是比较好的。
为了证明这个问题,又先后选择了5位半和6位半的测量方式,6位半的测量方式明显好于5位半的测量方式。
3、虚拟仪器测量
因为虚拟仪器的采样速率高,所以测量带宽就宽,许多噪声信号也被测量出来。因为DC-DC变换器输出噪声的频谱很宽,所以测量结果是最不好的。这也恰恰说明了,虚拟仪器的测量结果是最可信的,它反映了不仅仅是直流信号,还包含了很宽带宽的噪声信号。所以看起来似乎测量结果最不好,是因为它反映出了信号中的最真实状况。
降低了虚拟仪器的采样速率和滤波后,测量结果比较接近PXI-4070的测量结果。
这是几年前发生的事情,具体数值可能记得不太准确,但道理确是千真万确的。
这个事例告诉我们,理解测量的真正原理,其测量结果才是可信的,才能达到测量的真正目的。
在测量需要比较准确的测量结果时(比如:校准),我们希望测量显示的结果稳定些好,所以加入滤波器等等,尽可能的滤除干扰源。
在测量评估某些仪器(比如:直流电源或信号发生器的输出)时,希望测量仪器带宽更宽一些,以便更好的反映真实状况。
切忌不要以为接上任何测量仪器,读出测量结果,测量就完成了。
有的数字电压表,可以使用在DC+AC的测量模式,这种方式就有些类似虚拟仪器(高速采集)的测量方式。此时测量结果通常给出测量带宽,DC-1MHz(AC测量带宽)。
4、“DC_数字电压表”低通特性的试验
以前我做过数字电压表DC量程低通特性的测量,好像大概的测量方法是这样的:
将一个可以输出0.01Hz-1000Hz的信号发生器的输出接到数字电压表的输入端,将数字电压表置于DC(10V)测量功能,调节信号发生器的输出幅度使其输出为5V,慢慢改变信号发生器的输出频率,当看到数字电压表的显示下降到原来信号幅度3 dB点时,该点的频率值就是数字电压表的带宽。
5、选择合适的量程
根据信号的大小选择合适的测量量程,并尽可能使测量范围落到量程的2/3处,这是一般人都知道的基本知识。
无论数字电压表还是数据采集卡(多量程的),还有一个概念就是:基本量程。
基本量程:对输入信号而言,在这个量程即不放大输入信号,也不衰减输入信号。
所以在基本量程测量性能最好(测量准确度最高)。所以最好直接使用基本量程来测量信号。
在板卡的使用手册中,可以通过测量准确度的指标来找、判断出基本量程。