即用型基于PC的數(shù)據(jù)采集軟件

您可以從基于PC的數(shù)據(jù)采集中取出編程，并且仍然享受計(jì)算機(jī)技術(shù)提供的所有優(yōu)勢。只需確保您選擇的即用型基于 PC 的數(shù)據(jù)采集軟件具有您需要的功能即可。

關(guān)于個(gè)人計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集和編程，有一個(gè)常見的誤解。似乎大多數(shù)基于PC的數(shù)據(jù)采集儀器的當(dāng)前和未來用戶都認(rèn)為這三者是一組的 - 在使用PC和數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品進(jìn)行任何實(shí)際測量之前，您必須編寫一個(gè)程序。不相信我？想象一下，在每月最后一天下班前五個(gè)小時(shí)，生產(chǎn)線崩潰了。生產(chǎn)控制正在對(duì)維護(hù)大喊大叫。維護(hù)是對(duì)制造商大喊大叫。在這種混亂中，你的老板對(duì)你說了兩個(gè)字：“修復(fù)它。在這種壓力下，你拿什么儀器？像示波器或圖表記錄儀這樣的獨(dú)立盒子，或者您的 PC 和您最喜歡的數(shù)據(jù)采集解決方案？面對(duì)現(xiàn)實(shí)。您每次都會(huì)選擇獨(dú)立盒子。您是“擁有PC，必須編程”文化的受害者，這種文化將基于PC的數(shù)據(jù)采集降級(jí)為五警報(bào)緊急情況下的二等狀態(tài)。但是，如果您是維護(hù)技術(shù)人員或故障排除人員，那么您的大多數(shù)“項(xiàng)目”都是五警報(bào)緊急情況，并且您花費(fèi)大量時(shí)間使用舊儀器。因此，在速度和靈活性決定成功與失敗之間差異的最關(guān)鍵情況下，您無法從基于 PC 的儀器中受益。

當(dāng)熱量打開時(shí)，您為什么不選擇基于 PC 的替代品？原因在于獨(dú)立樂器的優(yōu)雅：它沒有陡峭的學(xué)習(xí)曲線，因?yàn)樗恍枰幊獭Ｋ皇沁M(jìn)行測量。另一個(gè)原因是，如果你說你會(huì)做對(duì)，你可以想象你的老板的反應(yīng)，但編寫和調(diào)試程序需要幾個(gè)小時(shí)。再說一次，你會(huì)寫什么程序？您是否有需要觸發(fā)的間歇性問題，或者您是否必須連續(xù)錄制？您需要采集多少個(gè)通道，采樣率是多少？在故障未知的故障排除情況下，潛在的測量協(xié)議列表幾乎是無窮無盡的。如果您認(rèn)為測量需要您編寫的程序，那么您每次都會(huì)明智地將PC拋棄，轉(zhuǎn)而使用獨(dú)立儀器。

但是，您能否避免使用 PC 進(jìn)行維護(hù)和故障排除測量編程？這樣，PC是否可以承擔(dān)獨(dú)立替代方案的測量優(yōu)雅和簡單性，同時(shí)保持基于PC的記錄所承諾的優(yōu)勢？當(dāng)您考慮預(yù)先編程、隨時(shí)可以運(yùn)行的軟件包時(shí)，這兩個(gè)問題的答案都是“是”。該包應(yīng)該做什么以及它應(yīng)該如何工作是本文的重點(diǎn)。

表 1是在下一個(gè)任務(wù)中立即使用 PC 所需的軟件功能清單。您可以將其視為購物清單，并在比較來自多個(gè)供應(yīng)商的替代方案時(shí)自信地應(yīng)用它，因?yàn)樗呀?jīng)發(fā)展并經(jīng)過了像您這樣的用戶在像您這樣的危急情況下經(jīng)過了多年的時(shí)間測試。從數(shù)據(jù)采集功能開始，我們將查看每個(gè)項(xiàng)目，并檢查其對(duì)任何給定應(yīng)用的重要性。

表 1- 這些是您在選擇交鑰匙數(shù)據(jù)采集和分析產(chǎn)品時(shí)應(yīng)注意的關(guān)鍵功能。

實(shí)時(shí)顯示

絕對(duì)沒有儀表功能比實(shí)時(shí)顯示更重要。它是您所有程序的焦點(diǎn)，它定義了您在尋求解決方案時(shí)將應(yīng)用的測量事件順序。因此，令人驚訝的是，許多基于PC的解決方案將其視為事后的想法。確保您正在考慮的產(chǎn)品的顯示具有以下非常重要的屬性：

它必須在很寬的頻率范圍內(nèi)運(yùn)行，因?yàn)榫S護(hù)和故障排除活動(dòng)通常帶有不可預(yù)測性。

它必須提供觸發(fā)功能，以便以穩(wěn)定的方式顯示定期事件。

它必須根據(jù)需要支持多個(gè)通道。

無一例外，即使在最高采樣頻率和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，它也絕不能落后（即失去其實(shí)時(shí)屬性）。這在調(diào)整需要準(zhǔn)確和即時(shí)視覺反饋的應(yīng)用中絕對(duì)至關(guān)重要。

它必須提供時(shí)間壓縮的能力。此功能允許對(duì)高頻和低頻信號(hào)進(jìn)行長期趨勢分析。

如果您成功使用傳統(tǒng)樂器，它可能具有上述所有功能。當(dāng)您將PC應(yīng)用于測量任務(wù)時(shí)，您應(yīng)該期望更少。

采樣率（頻率響應(yīng)）

采樣率的主題表面上可能看起來平凡而直接。每個(gè)人都知道，您選擇的范圍與需要測量的頻率一致。但是，您應(yīng)該尋找兩個(gè)高級(jí)功能，以增強(qiáng)您在各種情況下的測量靈活性：每通道的可選采樣率和智能過采樣。

在同時(shí)測量高頻和低頻信號(hào)的情況下，為每個(gè)通道選擇不同采樣率的能力非常方便。沒有它，您將不得不以有時(shí)高得離譜的速率對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行采樣，這些信號(hào)在錄制時(shí)只會(huì)消耗大量磁盤空間。

智能過采樣（IOS）可以在需要以低速率從高頻波形中提取信息的情況下帶來可觀的回報(bào)。這聽起來很矛盾，所以我將用一個(gè)例子來解釋。我們的一位客戶懷疑 400Hz 航空電源的輸出間歇性下降和浪涌（見圖 1）。該事件在24小時(shí)內(nèi)發(fā)生過一兩次，他的計(jì)劃是至少一整天連續(xù)記錄其輸出。鑒于測試的長期記錄性質(zhì)，使用他的示波器是不可能的。他本可以購買一個(gè)均方根放大器與他的舊圖表記錄器一起使用，但隨后他必須對(duì)許多英尺的圖表紙進(jìn)行分類，以確定他是否有故障，并通過計(jì)算網(wǎng)格劃分來及時(shí)估計(jì)其發(fā)生。相反，他使用了我們支持IOS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之一。他設(shè)置了一個(gè)通道，以每秒10，000個(gè)樣本的速度采樣，并指示軟件每秒請(qǐng)求一次信息。對(duì)于軟件請(qǐng)求的每個(gè)樣本，硬件都獲得了10，000個(gè)。沒有 IOS 的系統(tǒng)僅報(bào)告第 10，000個(gè)值，而忽略前面的 9，999。但 IOS 允許您通過報(bào)告樣本的平均值、最小值或最大值來對(duì)所有 10，000 個(gè)樣本進(jìn)行分組。我們的客戶選擇了最大報(bào)告模式，結(jié)果是每秒一個(gè)樣本的趨勢圖，精確定義了400 Hz功率波形的峰值偏移。

圖 1— 背景中表示以每秒 10，000 個(gè)樣本采集的 400 Hz 航空電源的輸出。前景是使用智能過采樣（IOS）在1 Hz下采集的相同輸出。IOS屏幕的趨勢圖與400 Hz波形的峰值完全匹配，但采樣率為萬分之一。

觸發(fā)的存儲(chǔ)模式

補(bǔ)充任何類型的波形記錄系統(tǒng)的絕對(duì)必要條件是具有觸發(fā)前和觸發(fā)后功能的良好觸發(fā)算法。此功能允許您控制獲取哪些數(shù)據(jù)以及何時(shí)獲取。它對(duì)于間歇性故障排除非常寶貴，觸發(fā)前和觸發(fā)后功能明確定義了因果關(guān)系。選擇具有大型觸發(fā)緩沖液的系統(tǒng)（大約 8，000 個(gè)樣本）。

另一種稱為觸發(fā)器和流的觸發(fā)模式在觸發(fā)后需要獲取大量數(shù)據(jù)時(shí)非常有用。觸發(fā)器和流允許您在觸發(fā)后將數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)酱疟P，而不是讓觸發(fā)器緩沖區(qū)大小限制您。例如，我們在荷蘭有一個(gè)客戶，他開發(fā)用于發(fā)電的風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng)速超過移動(dòng)渦輪機(jī)所需的閾值可能需要幾天時(shí)間。當(dāng)它發(fā)生時(shí)，我們的系統(tǒng)將被觸發(fā)并以高采樣率保持活動(dòng)存儲(chǔ)狀態(tài) 30 分鐘，以便工程師可以監(jiān)控和記錄啟動(dòng)瞬態(tài)和其他事件。

撇開奇特的觸發(fā)模式不談，在許多應(yīng)用中，按下按鈕停止和啟動(dòng)數(shù)據(jù)記錄的簡單性是無可替代的。從考慮中剔除任何不允許您在產(chǎn)品的整個(gè)采樣率范圍內(nèi)連續(xù)將數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)酱疟P的系統(tǒng)。您會(huì)發(fā)現(xiàn)許多沒有達(dá)到成績的軟件包。但是磁盤流是大多數(shù)錄制情況的面包和黃油。您負(fù)擔(dān)不起在完成測量之前耗盡氣體的系統(tǒng)。

事件標(biāo)記、注釋和蓋章

能夠記錄測試的書面日記并將其與時(shí)間和日期信息一起成為數(shù)據(jù)記錄的一部分，這不是很好嗎？大多數(shù)人會(huì)同意，但在您需要它們之前，您很少考慮這些功能。

事件標(biāo)記是有意放置在文件中的標(biāo)記，表示興趣點(diǎn)。它可以同步啟用，例如在觸發(fā)發(fā)生時(shí)，也可以通過手動(dòng)鍵盤命令異步啟用。在許多情況下，它們可能會(huì)被評(píng)論，以允許您準(zhǔn)確描述當(dāng)時(shí)發(fā)生的事情，以便您可以更好地解釋明天或一年后的結(jié)果。一個(gè)記錄的測試可以包含數(shù)百或數(shù)千個(gè)事件標(biāo)記，每個(gè)標(biāo)記都有自己獨(dú)特的注釋以及激活日期和時(shí)間。它們共同構(gòu)成了您在測試期間所做的事情、原因和時(shí)間的書面說明。

盡管這些數(shù)據(jù)采集功能很重要，但它們僅占解決方案的一半。同樣重要的是，無論是在現(xiàn)場還是在場外，審查獲取的數(shù)據(jù)以進(jìn)行解釋和解決問題的方法。因此，波形回放和查看軟件是任何數(shù)據(jù)采集程序的必要補(bǔ)充。像許多人一樣，將其視為事后的想法，您將面臨過度和不必要的挫敗感，從而導(dǎo)致對(duì)任何基于PC的產(chǎn)品的氣餒和缺乏信心。原因是大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序都會(huì)生成大量數(shù)據(jù)，足以使大多數(shù)傳統(tǒng)分析軟件（如Microsoft Excel）過載，而Microsoft Excel幾乎總是沒有經(jīng)驗(yàn)的用戶的首選。附加一些數(shù)字，Excel 在大約 64，000 個(gè)樣本時(shí)進(jìn)入過載狀態(tài)，這基本上使您無法在中高速采樣率情況下進(jìn)行任何方便的波形審查方法。

如果數(shù)據(jù)采集軟件支持磁盤流，則根據(jù)定義，您將創(chuàng)建大型數(shù)據(jù)文件。因此，播放軟件必須能夠處理任何大小的基于磁盤的文件，當(dāng)您查看任何隨機(jī)點(diǎn)前后的數(shù)據(jù)時(shí)，可以輕松地將數(shù)據(jù)從磁盤向前或向后流式傳輸?shù)斤@示器。

除了基本的波形查看功能外，您還應(yīng)該尋找其他功能，以增強(qiáng)您解釋記錄數(shù)據(jù)的能力：

多任務(wù)

您可能沒有想過，但圖表記錄器提供了極其優(yōu)雅的多任務(wù)處理能力。當(dāng)紙張?jiān)跈C(jī)器中移動(dòng)時(shí)，您可以查看實(shí)時(shí)時(shí)間點(diǎn)并立即確定測量的當(dāng)前狀態(tài)?；蛘?，您可以向下掃描紙張以確定幾分鐘或幾小時(shí)前發(fā)生的事情。

任何可行的基于 PC 的解決方案都必須保持這種即時(shí)訪問當(dāng)前或歷史信息的能力。最佳方法允許多任務(wù)處理，其中將數(shù)據(jù)寫入文件的數(shù)據(jù)采集任務(wù)允許播放任務(wù)同時(shí)訪問同一文件。通過這種方式，屏幕上有兩個(gè)窗口可用。一個(gè)允許您訪問以前獲取的數(shù)據(jù)，另一個(gè)讓您了解實(shí)時(shí)活動(dòng)。此功能在長期測試中特別有價(jià)值。沒有它，您將不得不等待測量結(jié)束，然后才能評(píng)估結(jié)果并做出決策。

速度

世界上的所有功能都無法補(bǔ)償緩慢的波形圖形。您通常會(huì)獲取大型數(shù)據(jù)文件，并且迫切需要快速有效地查看它們。不要滿足于波形圖形比您解釋它們的能力慢的任何解決方案。

波形壓縮

我們有一個(gè)客戶連續(xù)記錄烤箱兩周的數(shù)據(jù)，以表征其極端溫度和偏移。目標(biāo)是將溫度變化與產(chǎn)品質(zhì)量變化相關(guān)聯(lián)。由于采集速率為每秒一次，并且她使用的是水平分辨率為 800 像素的顯示器，因此她在播放過程中可以查看的最大時(shí)間跨度為 800 秒，或不到 14 分鐘。一次觀看總共超過 20，000 分鐘的記錄中的 14 分鐘就像試圖通過吸管觀看棒球比賽一樣。真的很容易錯(cuò)過大局。

波形壓縮（見圖2）解決了這個(gè)問題，它允許您通過使用壓縮算法在屏幕上壓縮更多數(shù)據(jù)，確保保留快速的瞬態(tài)偏移。有了它，我們的客戶能夠?qū)⒄麄€(gè)兩周的錄音壓縮到一個(gè)屏幕上，以便鳥瞰整個(gè)記錄。

圖 2— 背景面板表示 20，000 分鐘（兩周）烤箱溫度記錄中的大約 14 分鐘顯示。中間面板顯示了相同的兩周記錄壓縮到一個(gè)屏幕寬度中，以顯示明顯的溫度變化。前景是對(duì)為期兩周的記錄（超過 120 萬個(gè)樣本）的統(tǒng)計(jì)評(píng)估，以量化平均、最高和最低溫度，以及許多其他量詞。

快速查看分析

查看圖形趨勢很有價(jià)值，但在某些時(shí)候通常需要量化結(jié)果。這就是快速查看分析的用武之地。有了它，您可以選擇波形數(shù)據(jù)的任何范圍（壓縮或不壓縮），并讓計(jì)算機(jī)報(bào)告許多統(tǒng)計(jì)度量，例如最小值、最大值、平均值、中位數(shù)等等（見圖 2）。其他方便的快速查看分析形式是 X-Y 繪圖和頻域分析，如 FFT 和 DFT。

數(shù)據(jù)和圖形導(dǎo)出

即使您可以使用快速查看分析，您也可能希望將所有或任何部分波形數(shù)據(jù)或圖形導(dǎo)出到另一個(gè)包以進(jìn)行進(jìn)一步分析或演示。確保您考慮的包可以以與您喜歡的分析軟件兼容的格式導(dǎo)出數(shù)據(jù)（Microsoft Excel 可能是最受歡迎的）。將波形圖形從文字處理器直接粘貼到報(bào)告中的能力為充分利用基于 PC 的數(shù)據(jù)提供了另一個(gè)渠道。

結(jié)論

重要的是要強(qiáng)調(diào)，我討論過的所有功能（以及許多我沒有討論過的功能）都是在典型的即用型軟件包中只需單擊鼠標(biāo)即可。從打開應(yīng)用程序的那一刻起，它就開始獲取和顯示數(shù)據(jù)。您唯一的任務(wù)是通過從下拉菜單訪問對(duì)話框來配置特定的測量協(xié)議。本著Windows通用用戶界面的精神，如果可以使用文字處理器，則可以獲取數(shù)據(jù)。

此外，您編程或使用預(yù)編程方法的決定不一定是相互排斥的。在許多應(yīng)用程序中，像Visual BASIC這樣的編程語言或像HP VEE這樣的對(duì)象語言更合適。例如，任何重復(fù)的應(yīng)用，其中測量是特定的和明確定義的。即使是定義較少的應(yīng)用程序也是假設(shè)您有時(shí)間編寫和調(diào)試程序的候選應(yīng)用程序。然而，至少同樣常見的是測量要求未知且時(shí)間至關(guān)重要的應(yīng)用。特別是在我們討論過的維護(hù)和故障排除應(yīng)用程序中，您會(huì)發(fā)現(xiàn)它們。您還可以在設(shè)計(jì)認(rèn)證、質(zhì)量、過程監(jiān)控和各種其他情況下找到它們。這是預(yù)編程解決方案的域。

學(xué)習(xí)識(shí)別需要編程方法的應(yīng)用程序與不需要編程方法的應(yīng)用程序之間的區(qū)別，將使您能夠以更高效的方式應(yīng)用基于 PC 的檢測。您將減少對(duì)笨重的傳統(tǒng)儀器的依賴，并且花費(fèi)更少的時(shí)間進(jìn)行編程。在這個(gè)過程中，您將更接近基于 PC 的儀器的理想。這不僅僅是為了勇敢和勇敢的人。它適用于任何想要更好的工具來進(jìn)行測量和解決問題的人 - 無論他們是否可以編程。