Описание
Сначала представляю вам модуль сигнальной обработки для аналоговых сенсоров — NI SCXI-1193; ссылка на продукт (пожалуйста, предоставьте фактическую ссылку, чтобы она была интегрирована в текст вместе с брендом и моделью, и в дальнейшем будет добавлена в соответствующие разделы). Данный модуль от National Instruments (NI) относится к серии SCXI (Signal Conditioning eXtensions for Instrumentation), предназначенной для усиления, фильтрации и изоляции слабых аналоговых сигналов от сенсоров (термокупели, тензодатчики, датчики ускорения) в системах измерения и автоматизации — критически важно для лабораторных исследований, аэрокосмической отрасли, автомобильной промышленности и систем мониторинга структур, где требуется высокая точность сбора данных.
Описание продукта
NI SCXI-1193 — это 8-канальный модуль сигнальной обработки с высокой разрешающей способностью, разработанный для подготовки слабых милливольтных сигналов (0–100 мВ) к передаче в устройствах данных сбора (DAQ) NI (например, NI DAQmx, NI CompactDAQ). Модуль NI SCXI-1193 отличается низким уровнем собственного шума (<1 мВ) и высоким коэффициентом усиления (до 1000 раз), что позволяет точно измерять слабые сигналы от сенсоров — например, 0.1 мВ от тензодатчика, измеряющего деформацию металлической структуры. Благодаря модульной конструкции для шасси SCXI NI SCXI-1193 легко интегрируется в существующие системы и совместим с другими модулями NI (например, модули изоляции SCXI-1127, модули мультиплексора SCXI-1102), что упрощает сборку комплексных схем обработки сигналов. Особенно важно отметить, что NI SCXI-1193 поддерживает индивидуальную конфигурацию каждого канала — через программное обеспечение NI LabVIEW или NI Measurement & Automation Explorer (MAX) можно настроить коэффициент усиления, частоту среза фильтра низких частот (LPF) и тип сигнала для каждого канала отдельно, адаптируя модуль к специфике подключенных сенсоров (например, 100-кратное усиление для термокупели, 1000-кратное для тензодатчика). Также NI SCXI-1193 оснащен двусторонней электрической изоляцией (250 В AC между каналами и питанием) — это предотвращает передачу заземляющих токов и электромагнитных помех от цепи питания или других устройств на сенсоры, сохраняя чистоту сигнала. Все эти особенности делают NI SCXI-1193 универсальным решением для систем, где требуется обработка слабых аналоговых сигналов — он гарантирует высокую точность измерений даже в условиях с высоким уровнем помех (например, лаборатории с крупным электрооборудованием, автомобильные испытательные стенды).
Параметры продукта
- Производитель: National Instruments (NI)
- Модель: SCXI-1193
- Тип модуля: Модуль сигнальной обработки для слабых аналоговых сигналов
- Количество каналов: 8 независимых каналов
- Характеристики входного сигнала:
- Тип: Милливольтные сигналы (DC или низкочастотное AC)
- Диапазон: 0–100 мВ (конфигурируемый под сенсор)
- Входное сопротивление: >10 МОм (чтобы не загружать слабые сенсоры)
- Коэффициент усиления: 1, 10, 100, 1000 раз (конфигурируемый через ПО или физические перемычки)
- Фильтрация:
- Тип фильтра: Фильтр низких частот (LPF), бесконтактный
- Частоты среза: 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц (конфигурируемые)
- Технические характеристики:
- Уровень собственного шума: <1 мВ (в диапазоне частот 0–1 кГц)
- Линейность: ≤ ±0.01% от полного диапазона
- Дрейф температуры коэффициента усиления: ≤ ±5 ppm/°C
- Изоляция: Двусторонняя электрическая изоляция (250 В AC между каналами, каналами и питанием)
- Напряжение питания: 5 В DC (от шасси SCXI, через внутреннюю шину)
- Температурный диапазон эксплуатации: 0 °C до +55 °C
- Уровень защиты (IP): IP20 (для корпуса модуля, при установке в закрытое шасси)
- Сертификации: CE, UL 61010-1, CSA C22.2 No. 61010-1, ATEX (Zone 2)
- ПО для конфигурации: NI LabVIEW, NI Measurement & Automation Explorer (MAX), NI DAQmx
- Совместимое оборудование:
- DAQ-устройства: NI CompactDAQ cDAQ-9178, NI PCIe-6363
- Сенсоры: NI T-type thermocouples, Vishay strain gauges, PCB Piezotronics accelerometers
Преимущества и особенности
- Высокая точность обработки слабых сигналов: Низкий шум (<1 мВ) и высокое усиление (до 1000 раз) делают NI SCXI-1193 идеальным для сенсоров с слабым выходом — например, тензодатчики в системах мониторинга деформации мостов или термокупели в аэрокосмических экспериментах.
- Индивидуальная конфигурация каналов: Возможность настроить усиление и фильтрацию для каждого канала отдельно позволяет подключать к NI SCXI-1193 разные типы сенсоров одновременно (например, 4 термокупели + 4 тензодатчика), без необходимости в нескольких специализированных модулях.
- Двусторонняя изоляция: Изоляция между каналами и питанием предотвращает искажение сигнала заземляющими токами и электромагнитными помехами — критично для лабораторий с множеством подключенных устройств или автомобильных испытательных стендов с сильными помехами от двигателей.
- Легкая интеграция с ПО NI: Совместимость с LabVIEW и MAX упрощает настройку модуля и обработку данных — инженеры могут быстро создавать пользовательские интерфейсы для мониторинга сигналов и автоматизировать процессы измерения, без глубоких знаний низкоуровневых программных интерфейсов.
- Универсальность для разных отраслей: Поддержка широкого спектра сенсоров и сертификация ATEX Zone 2 делают NI SCXI-1193 подходящим для лабораторных исследований, аэрокосмики, автомобильной промышленности и нефтегазовых площадок — он адаптируется к различным условиям эксплуатации.
Случаи применения в отраслях
- Аэрокосмическая отрасль: В испытаниях ракетных двигателей NI SCXI-1193 обрабатывает сигналы от тензодатчиков (0–50 мВ), измеряющих вибрацию корпусов двигателей. Модуль увеличивает сигнал в 100 раз и фильтрует высокочастотные помехи (через LPF 100 Гц), передавая чистые данные в DAQ-устройство NI — это позволяет инженерам анализировать вибрационные характеристики и оптимизировать конструкцию двигателя.
- Автомобильная промышленность: На испытательных стендах для автомобилей NI SCXI-1193 управляет сигналами от термокупелей (0–20 мВ), установленными на двигателе. Модуль обеспечивает точное измерение температуры отдельных компонентов (цилиндры, турбина) и передачу данных в систему мониторинга — при превышении температуры 150 °C система отправляет предупреждение, предотвращая перегрев двигателя.
- Строительство (мониторинг структур): В мостах и высотных зданиях NI SCXI-1193 используется с тензодатчиками для измерения деформации конструкций (0–10 мВ). Модуль с усилением 1000 раз преобразует слабый сигнал в 0–10 В, что удобно для считывания DAQ-устройством — данные анализируются в LabVIEW, и при обнаружении опасных деформаций (≥ 0.5 мм) отправляются сигналы на операторскую панель.
- Лабораторные исследования: В физических лабораториях NI SCXI-1193 обрабатывает сигналы от датчиков ускорения (0–30 мВ) в экспериментах по изучению механических колебаний. Фильтр LPF 1 кГц подавляет шум от лабораторного оборудования, а высокая точность модуля гарантирует достоверность результатов эксперимента, соответствующих требованиям научных стандартов.
Сравнение с конкурентами
Сравним NI SCXI-1193 с аналогичным модулем сигнальной обработки Keysight 34972A (с картой модуля 34901A):
| Параметр | NI SCXI-1193 | Keysight 34972A + 34901A |
|---|---|---|
| Количество каналов | 8 | 20 (но с разделением на группы) |
| Коэффициент усиления | 1–1000 раз (индивидуально) | 1–100 раз (группово) |
| Уровень собственного шума | <1 мВ | <5 мВ |
| Изоляция | 250 В AC (двусторонняя) | 250 В AC (только между группами) |
| Совместимость с ПО | LabVIEW, MAX | Keysight BenchVue |
| Тип подключения | Только к DAQ NI | Универсальное (USB, Ethernet) |
Как видно из таблицы, NI SCXI-1193 имеет преимущество в плане более высокого усиления, индивидуальной конфигурации каналов, низкого шума и полной двусторонней изоляции — это делает его предпочтительным для систем NI и приложений с требованием к точности обработки слабых сигналов. Keysight модель имеет больше каналов и универсальное подключение, но уступает по гибкости и точности для слабых сигналов.
Рекомендации по выбору
При выборе NI SCXI-1193 учитывайте следующие факторы:
- Тип сенсоров и сигналов: Если вы используете сенсоры с слабыми милливольтными сигналами (0–100 мВ) — термокупели, тензодатчики — NI SCXI-1193 идеально подходит; для сенсоров с стандартными сигналами (4–20 мА) модуль не требуется — можно напрямую подключать сенсоры к DAQ-устройству.
- Система NI: Модуль NI SCXI-1193 оптимизирован для работы с DAQ-устройствами и ПО NI (LabVIEW, DAQmx) — если у вас есть эти компоненты, он обеспечит полную совместимость и простоту интеграции; для систем Keysight/Rigol выбирайте модули соответствующего бренда.
- Уровень помех: Если на объекте высокий уровень электромагнитных помех (например, автомобильные стенды, лаборатории с крупным оборудованием) — двусторонняя изоляция NI SCXI-1193 критически важна; для тихих условий (лабораторииmicromachines) можно рассмотреть модули без изоляции.
- Требуемая точность: Для измерений с допуском <0.1% (научные эксперименты, аэрокосмика) NI SCXI-1193 гарантирует необходимую точность; для менее требовательных приложений (мониторинг температуры помещений) можно выбрать более простые модели NI (например, SCXI-1100).
Меры предосторожности
- Установка: Монтируйте NI SCXI-1193 только в шасси SCXI, следуя руководству NI — неправильное крепление может нарушить контакты с шиной данных и привести к искажению сигнала.
- Подключение сенсоров: Используйте экранированные кабели с двойной изоляцией для подключения сенсоров — экран должен быть заземлен только с одной стороны (у сенсора), чтобы избежать возникновения заземляющих токов, которые могут повредить NI SCXI-1193.
- Калибровка: Периодически (рекомендуется раз в год) калибруйте модуль с помощью сертифицированного источника сигнала (например, NI 4263A) — это поддерживает точность NI SCXI-1193 и предотвращает дрейф параметров со временем.
- Диагностика: При появлении искажений сигнала проверьте:
- Корректность подключения кабелей и конфигурации усиления/фильтрации в MAX;
- Наличие источников помех (близко расположенные электродвигатели, трансформаторы);
- Состояние сенсора (разрыв, повреждение изоляции).
- Хранение: Перед установкой храните NI SCXI-1193 в оригинальной антистатической упаковке, защищенной от влаги и пыли, при температуре -20 °C до +70 °C — это предотвращает коррозию контактов и сохранение калибровочных параметров.
SCXI-1193
