Table of Contents
מיזוג אותות מייצג את אחד המרכיבים הקריטיים ביותר במערכות רכישת נתונים מודרניות, במיוחד כאשר עובדים עם סביבות Labview. Signalמיזוג הוא מעגל אלקטרוני המתמרן אות באופן אשר מכין אותו לשלב הבא של עיבוד, להבטיח כי פלטי חיישן גולמי הופכים נתונים נקיים, מדויקים, מדויק וניתן למדידה. זה מדריך מקיף חוקר את היסודות התיאורטיים, שיטות עיצוב, ואסטרטגיות יישום מעשי להשגת ביצועים אופטימליים במערכות מדידה.
הבנת יסודות של שינוי אותות
מה זה שינוי אותות ומדוע זה חיוני?
מיזוג אותות הוא ממשק בין חיישני המוצר וחומרת רכישת נתונים. במונחים מעשיים, הוא משמש גשר בין העולם הפיזי לבין מערכות מדידה דיגיטליות.הבעיה עם תהליך רכישת הנתונים היא כי אותות גולמיים כפופים לבעיות איכות רבות. האותות יכולים להיות קטנים מאוד.הם עשויים להיות לא ליניארי.הם עשויים להיות חסרי קלמנט.
יישומים רבים של רכישת נתונים כרוכים מדידות סביבתיות או מכניות מחיישנים, כגון טמפרטורה ורטטט.חיישנים אלה דורשים התניהות לפני מכשיר רכישת נתונים יכול ביעילות למדוד במדויק את האות.ללא מיזוג הולם, מערכות מדידה יאבקו עם דיוק, אמינות ואפילו בעיות הגנה חומרה.
מיזוג אותות נכון הוא צעד חיוני בנורמליזציה של הנתונים לרמות כי מערכת רכישת נתונים או עיבוד נתונים יכול לסבול ותלוי.תהליך זה מבטיח כי אותות מסוגי חיישן מגוונים יכולים להיות סטנדרטיים ומעובדים על ידי חומרה משותפת של רכישת נתונים, למקסם גמישות מערכתית דיוק מדידה.
תפקיד ה-Destion Conditioning in Data Acquisition Systems
המיזוג הוא אחד מאבני הבניין הבסיסיות של רכישת נתונים מודרניים (aka DAS או DAQ System) זרימת העבודה של רכישת נתונים טיפוסית מתחילה עם חיישנים לזהות תופעות פיזיות, ואחריו מיזוג אותות כדי להכין אותות אלה, ולאחר מכן המרה אנלוגית-לדיגיטלית, ולבסוף אחסון נתונים וניתוח.
מערכת רכישת נתונים טיפוסית יש ערוצים מרובים של מעגלי מיזוג אותות המספקים את הממשק בין חיישנים חיצוניים לבין מערכת A / D המרה.אדריכלות רב ערוצים זו מאפשרת מדידה במקביל של פרמטרים מרובים תוך שמירה על שלמות האות על פני כל הערוצים.
מערכות מיזוג אותות מודרניים חייבות להתמודד עם מגוון רחב של פלטי חיישן. פלטים חושיים זמינים במגוון רחב של סוגי אותות וטווחים, למשל: מתח, זרם, עמידות, AC, DC, ערך גבוה, ערכים נמוכים, תדירות, רק כדי לציין כמה.כל סוג אות דורש טכניקות ספציפיות של מיזוג כדי להבטיח ביצועים אופטימליים למדידה.
המונחים: shape
Amplification: Boosting Low-Level Signals
הגדלה היא אולי טכניקת הסימון הבסיסית ביותר.במקרים רבים, לאות אנלוגי יש אמפליטודה זעירה מדי להאכיל במערכת DAQ. לא רק שהיא הופכת את האות לרגיש יותר לרעש ולהתערבות, אלא שהמערכת לא יכולה לזהות את הנתונים בכלל.זה קריטי במיוחד כאשר היא עובדת עם חיישנים המייצרים מחסנים או מיקרו-וולטים.
אם אות קטן מדי כדי למדוד במדויק על ידי מכשיר DAQ, זה יכול להיות מוגדל כדי למקסם את הפונקציונליות של מערכת DAQ. amplification נכון מבטיח כי האות מנצל את הטווח הדינמי המלא של המרגר האנלוגי-דיגיטלי, למקסם את הרזולוציה ו minimizing שגיאות קוונטיות.
לדוגמה, אותות thermocouple יש רמות מתח קטנות מאוד כי יש להיות מוגדל לפני שהם יכולים להיות דיגיטציה.thermocouples בדרך כלל לייצר פלטים בטווח של microvolts לדרגה, מה שהופך את ההגברה חיונית לחלוטין עבור המדידות טמפרטורה מדויקת.שלב ההגברה חייב להיות מתוכנן בזהירות לשמור על שלמות האות תוך מתן רווח מספיק.
בעת שימוש במערכת רכישת נתונים עם טווחי אותות קלט מתאימים, רצפת הרעש של מערכת מדידה מלאה (מעברת דרך מיזוג לרכישות נתונים) ניתן לשפר על ידי הוספת רווח במצב. גישה זו מאפשרת האות לעלות מעל רצפת הרעש הטבוע של מערכת המדידה, שיפור יחס אות-לא-אין הכולל.
המונחים: removing Noise and Unwanted Signals
סינון הוא פונקציה נוספת של התניית אות קריטית המשפיעה ישירות על איכות המדידה. פונקציה חשובה נוספת של מצב אות מסנן, וזה המקום שבו ספקטרום תדר האות מסונן רק כדי לכלול את הנתונים התקפים לחסום כל רעש. מסנן יעיל מפריד את האות הרצוי מרעש סביבתי, הפרעה אלקטרומגנטית, ורכיבים אחרים לא רצויים.
ניתן לבצע את המסננים ממרכיבים פסיביים ופעילים או אלגוריתמים דיגיטליים. מסנן פסיבי רק משתמש ב- capacitors, מתנגדים, ומחנכים עם רווח מקסימלי של אחד. מסנן פעיל משתמש רכיבים פסיביים בנוסף לרכיבים פעילים כגון מגבר תפעולי וטרנסיסטורים.כל סוג מסנן מציע יתרונות ברורים בהתאם לדרישות היישום.
מצבי אותות המדינה- of-the-art משתמשים במסננים דיגיטליים כי הם קלים להסתגל ואין חומרה נדרשת. מסנן דיגיטלי הוא מסנן מתמטי המשמש לתפעל אות, כגון חסימת או עובר טווח תדר מסוים. הם משתמשים במרכיבים לוגיים כגון ASICs, FPG או בצורת תוכנית סינטיאלית עם מעבד.
שלבים של התניות כמו לינאריזציה ומסנן הם קריטיים עבור המדידות מדויקות.לדוגמה, כאשר מדידה של כוח אות RF, סינון משמש כדי להפחית תחילה את הרעש בסימן כדי להגדיל את הדיוק של קריאה. פילטרים נגד הפליה חשובים במיוחד למנוע רעש גבוה קידוד מלהיות מיוצג באופן שגוי כמו אותות קידוד נמוך במהלך תהליך הדיגיטציה.
⁇ : הגנה על ציוד וקידום סודיות
בידוד חשמלי הוא חיוני עבור הגנה על ציוד ודיוק מדידה.מצבי האות הטובים ביותר מספקים בידוד חשמלי בין הקלטים לבין הפלט שלהם.הסולמה מפחיתה רעש, מונעת לולאות קרקע בשרשרת המדידה, ומבטיחה מדידות מדויקות.
לעתים קרובות האות שלך יעלה על הגבולות כי מכשיר DAQ שלך יכול לטפל. מנסה למדוד אות כי הוא קטן עבור מכשיר DAQ שלך יכול רק לגרום קריאה לא מדויקת, אבל מנסה למדוד אות כי הוא גדול מדי עבור מכשיר DAQ שלך יכול להזיק המכשיר. עם מתחים גדולים אנו ליישם טכניקת תאורה בשם בידוד.הת אות נועד לטפל מתחים גבוהים ולהגביר אותם למתח שלך יכול להתמודד עם מכשיר DAQ שלך.
חשוב כי בידוד הוא במקום לא רק מערוץ אל הקרקע, אלא גם מערוץ לערוץ. קווי ציטוט צריך גם להיות מבודד היכן צורך.מערכת בידוד מקיפה מונעת נזק במערכות ממתח מופרז ומונעת לולאות קרקע ומדידות לא נכונות.
בידוד: decouple את האות ממערכת מדידה ועיבוד, פיזית או אלקטרונית; טכניקות נפוצות כוללות בידוד אופטי (optocoupler), בידוד מגנטי (למשל אפקט הול), ו בידוד משנה (בדרך כלל כולל מתח AC) כל טכניקת המרת יתר (כל טכניקת בידוד מציעה תכונות ביצועים שונות במונחים של רוחב פס, דחייה משותפת, ויכולת מתח לעמוד.
המונחים: Correcting nonlinear Sensor Responses
חיישנים רבים מציגים יחסים לא ליניאריים בין הכמות הפיזית המדוכמת לבין הפלט החשמלי שלהם.התאמת היא משימה נפוצה למתן אותות למדידות טמפרטורה וסימנים רבים אחרים.זה חל על כל אות שאין לו מערכת יחסים ליניארית בין ערך האות לבין הכמות הפיזית שהיא מודדת.ללא לינאריזציה, דיוק סובל, במיוחד בטווחי מדידה רחבים.
דוגמה נוספת היא פיצוי לתגובה הלא ליניארית של חיישן טמפרטורה thermocouple. A שינוי במתח נמדד שלה אינו מתאים לשינוי ליניארי בטמפרטורה.זה מסבך את התהליך של ההמרות האנגלו-לדיגיטלית, ניתוח נתונים, ודמיון, אשר ידרוש שימוש בנוסחאות לא ליניאריות הפוכה כדי להמיר מתחים בחזרה לטמפרטורות מדויקות במקום, לדיוק מוקדם, להתאמה ליניארית, הוא החל על מנת לשנות באופן ישיר את המתח הליני.
חלק טוב של טרנסנפורמטים לא מייצרים מתחים באופן ליניארי.לדוגמה, שינוי במתח של 10 מיליגרם עבור thermocouple הוא בדרך כלל לא שינוי של 10 מעלות.רוב הטרנסנפורמטיביים יש שולחנות לינאריזציה כי ממפה כיצד לדרג את מערכות הניתוק שלך.
ישנם מעגלים המספקים לינאריזציה עבור חיישנים נפוצים מסוימים, כגון thermocouples. עבור אותות אחרים, הליניקליזציה מתבצעת כעת בדרך כלל לאחר האות הוא דיגיטציה דיגיטלית מאפשר אלגוריתמי תיקון מורכבים יותר, ניתן לעדכן בקלות או לשנות ללא שינויים בחומרה.
המונחים: Powering Active Sensors
סוגים רבים של חיישן דורשים כוח חיצוני לפעול ביעילות.הציטוט הוא תהליך של העברת כוח לחיישן. חיישנים פעילים דורשים מתח חיצוני או זרם לפעול.מצב אות מספק את מקור הציטוט הנכון הוא קריטי עבור חיישנים כמו זנים, RTDs, ו transducers המבוססים על גשר.
חיישנים אחרים, כגון גלאי טמפרטורה התנגדות (RTDs), accelerometers, ומדני זנים דורשים ציטוט לפעול.מקור הציטוט חייב להיות יציב ומדוייק, כמו וריאציות בציטוט יכול לתרגם ישירות לשגיאות מדידה.
דוגמאות מסוימות כוללות גלאי טמפרטורה התנגדות, מדדי מתח וחיישנים לחץ.תתת הפלט היא פרופורציה למתח קלט עבור רבים מהחיישנים האלה, כך האות משתנה כאשר השינויים בקלט הכוח.מערכת יחסים פרופורציונלית זו משמעה כי מיצוי יציבות ישירות משפיע דיוק מדידה, מה שהופך מקורות ציטוט באיכות גבוהה חיוניים למדידות דיוק.
חיישן אותות סטביליזציה: לספק התייחסות ללא רעש או ציטוט החיישן; כמה חיישנים דורשים מקור כוח יציב מאוד (מתח או זרם) נמוך, מקורות ציטוט מוסדרים ממזערים את אי הוודאות המדידה ולשפר את ביצועי המערכת הכוללת.
המונחים:
צומת קר Compensation for Thermocouples
המדידות של התרמוקט דורשות מיזוג אות מיוחד מעבר להגברה בסיסית וסינון. חיישן תרמוקופיל מבוסס על אפקט Seebeck, שהוא טמפרטורה יחסית. זה יחסית לצומת שבו המחברת את התרמוסקופ, הנקרא צומת קר. חיישן נפרד מודד את הצומת הקר. הטמפרטורה בפועל היא מה דוחות תרמוקופי, בתוספת הטמפרטורה הקרה.
פיצוי צומת קר חיוני למדידות thermocouple מדויקות כי thermocouples למדוד את ההבדלים הטמפרטורה ולא טמפרטורה מוחלטת.מערכת מיזוג האות חייב לכלול חיישן טמפרטורה מדויקת בצומת ההתייחסות ולבצע את החישובים הדרושים כדי לקבוע את הטמפרטורה בפועל נמדד מודולים מתאמת מודולים ניקוד צומת קר ישירות לתוך החומרה, מפשט עיצוב המערכת ושיפור הדיוק.
אותות שכנוע וטרנספורמציה
העיוות: שינוי סוגי פלט אחד לשני; לדוגמה, הוספת התנגדות מעודפת בסדרה עם מקור נוכחי לייצר מתח פרופורציונלי.זה יש את היתרון של שינוי האימפולס של ערוץ אות מדידה אשר משפר את החסינות ל- EMI. אותות מאפשר המרת חיישנים עם תפוקה נוכחית לממשק עם מערכות רכישה נתונים של מתח, או להיפך.
התאמת עכבות היא שיקול קריטי נוסף בעיצוב התניה של מיזוג אותות.חוסר התאמה תקין בין החיישן, מעגלי התניה אות, וחומרת רכישת נתונים מצמצם השתקפות אותות, מפחיתה איסוף רעש, ומבטיחה העברת כוח מקסימלית.
המונחים: Common-Mode Rejection and differential Measurements
טכניקות מדידה שונות חיוניות לדחיית רעש והתערבות נפוצים. בידוד מסיר שגיאות מתח נפוצות, בדרך כלל נגרמת על ידי הבדלים בפוטנציאלים הקרקעיים.ממגברים שונים מודדים את הבדל המתח בין שני קווי אותות תוך דחיית מתחים נפוצים לשני הקווים.
יחס דחייה משותף (CMRR) הוא מפרט מפתח עבור מגברי התניה של איתות, המציין כיצד המערכת דוחה אותות נפוצים-מודד תוך הגדלת אותות שונים. ערכים CMRR גבוה הם חיוניים בסביבות תעשייתיות רועשות שבו לולאות קרקעיות והתערבות אלקטרומגנטית יכול להציג מתחים חד-פעמיים משמעותיים.
המונחים: Labview Signal Conditioning Systems
המונחים: DAQ Hardware
אחד השיקולים העיצוביים הבסיסיים ביותר הוא להבטיח כי אותות מותנים להתאים את טווח קלט של חומרת רכישת נתונים.טווחי פלט משותף עבור חיישני תפוקת מתח הם 0-10VDC, 0-5VDC, + / 10VDC, + / 5VDC. רמות התפוקה המשותפת עבור חיישניים הנוכחיים של שיעור התפוקה הם 0-20mA ו 4-20mA ציוד נתונים מודרני הוא בשפע אשר יכול ישירות לממשק וחיישנים הנוכחיים עם אותות תפוקה אלה בטווח.
אופטימיזציה טווח האות ממקסמת את ההחלטה היעילה של מערכת המדידה.אם חיישן מייצר אות 0-100mV אבל מכשיר DAQ יש טווח קלט 0-10V, רק 1% של טווח ADC זמין מנוצל, ביעילות להפחית את החלטת המדידה על ידי גורם של 100. amplification נכון מבטיח כי האות מותנה טווח הקלט הזמין ביותר, למקסם את הדיוק.
מגברי תוכנה מציעים גמישות בשילוב רמות אותות שונות למגוון טווח קלט DAQ. המגברים האלה מאפשרים בקרת תוכנה של הגדרת הרווח, המאפשר ערוץ מיזוג אות יחיד כדי להתאים סוגים מרובים של חיישן או טווחי מדידה. גמישות זו היא בעלת ערך במיוחד במערכות בדיקה רב תכליתיות או יישומים שבהם סוגים עשויים להשתנות לאורך זמן.
אסטרטגיות ניכוי
שילוב טכניקות סינון כדי לחסל את ההתערבות, חיוני לשמירה על שלמות אותות. הפחתה יעילה רעש דורש גישה רב פנים המשלבת סינון הולם, מגן, מקרקע, וטכניקות פריסה.פילטרים נמוכים להסיר רעש גבוה קידוד שיכול לגרום למזיקה, בעוד מסננים לאנץ ' יכולים לחסל תדרים ספציפיים של הפרעה כגון 50 / 60 הרץ קו כוח.
חסימת כבל נאותה הם חשובים באותה מידה עבור הפחתה של רעש.כבלים Twisted-pair לספק דחייה רעש נפוצה היטב של אותות שונים, בעוד כבלים מוגנים מפני התערבות ממוקדת בכנפיים.המגן צריך להיות מעומק כראוי בקצה אחד רק כדי למנוע לולאות קרקעיות ועדיין לספק הגנה יעילה.
אסטרטגיה מבוססת משפיעה באופן משמעותי על ביצועי רעש.כוכב המתבסס על התנצלות, שבו כל חיבורי הקרקע נפגשים בנקודה אחת, ממזער זרמי לולאה הקרקע. במערכות עם נקודות קרקע מרובות, תשומת לב זהירה למניעה הקרקעית ודרכים נוכחיות עוזר למזער הפיכה רעש בין הערוצים.התת אות מפוכחת מספקת את הפתרון האולטימטיבי לבעיות לולאה קרקעיות על ידי ביטול קשרים גליוניים בין מערכת החיישן והמדידיעה.
דרישות אסטרטגיות ו- Calibration
ודא שהמערכת מספקת דיוק גבוה ושגיאה מינימלית בתהליך המרת האות.קליברציה היא חיונית להשגת דיוק מדידה לאורך זמן. הרגישות של טרנסקנדר ביחידות הנדסיות או תנודתיות בדרך כלל משתנה באופן משמעותי בין טרנספורים בודדים.
הליכים של ריבוי נקודות calibration אחראים לשגיאות מרשימות, לצבור שגיאות, ולא ליניאריות בטווח המדידה.ניתן לאחסן נתונים של Calibration בחומרה מיזוג אותות, בתוכנת Labview, או בחיישן עצמו באמצעות טכנולוגיית TEDS (Transducer Electronic Data Sheet) באופן אוטומטי ניתן להימנע משגיאות מדידה משמעותיות כאשר ההתאמה קנס של המצב קורא מן הטרנסנדקסשן-S תמיכה של TEDS.
יציבות טמפרטורה היא שיקול אחר דיוק קריטי.רכיבים נבחרים שיכולים לפעול באופן אמין בטמפרטורות שונות, שכן תאים לטעון לתפקד לעתים קרובות בסביבות מגוונות.טמפרטורות coefficients של ההתחלה ורווח צריך להיות מאופיין לפצות, או באמצעות מעגלי פיצוי טמפרטורה חומרה או אלגוריתמי תיקון תוכנה.
דרוג ו-Sampling Rate Considerations
רוחב הפס של מערכת מיזוג האות חייב להיות מתאים הן תכונות האות ואת שיעור הדגימה של מערכת רכישת הנתונים. חיישן גם מכתיב את שיעור הדגימה הנדרשת כדי ללכוד נתונים שימושיים.לדוגמה, תופעות פיזיות מהירות גבוהה (כמו רטטים בלהב טורבינות) תוצאה של נתוני חיישן גבוה.
על פי המשפט Nyquist, שיעור הדגימה חייב להיות לפחות פעמיים המרכיב התדירות הגבוה ביותר בסימן כדי להימנע מliasing. בפועל, sampling שיעורי של 5-10 פעמים תדירות האות הגבוה ביותר לספק תוצאות טובות יותר ומאפשר עבור עיצובים מעשיים יותר נגד הפלות מסנן. רוחב הפס של מיזוג האות צריך להרחיב מעט מעבר לתדירות הגבוהה ביותר של עניין תוך מתן הפחתה נאותה ב Nyquist כדי למנוע תדירות של הקטנת.
מסננים נגד-aliasing הם מרכיבים חיוניים המגדירים את רוחב הפס של האות לפני דיגיטציה.פילטרים אלה נמוכים חייבים לספק מספיק אינטנסיביות בתדרים מעל תדירות Nyquist תוך שמירה על amplitude שטוח ותגובה בשלב ליניארי בפס. Butterworth, Bessel, ו- Chebyshev מסנן מסנן כל אחד מציעים עיצובים שונים בין מעבר שטוח, מעבר תלולי, שלב ליניארי.
אסטרטגיות יישום ב Labview
אינטגרציה עם Labview DAQ
Lab Review מספק תמיכה מקיפה בשילוב חומרה של מיזוג אותות עם מערכות רכישת נתונים.מרכישה של נתונים לעיבוד אותות, Lab Review מציעה מגוון רחב של כלים ותכונות שניתן למנף כדי להתאים את הביצועים והדיוק של מערכות מדידה.נהג NI-DAQmx מספק ממשק מאוחד לשליטה הן בהתתתת אותות והן בחומרה של רכישת נתונים.
SCXI (Signal Conditioning eXtensions for Instrumentation) ופלטפורמות אחרות של מיזוג אותות מודולריות משלבות בצורה חלקה עם Labview. Multiplexing מצבי אותות, כגון SCXI, משלבת מיזוג ו מרובותxing כדי להתמודד עם ספירות ערוץ גדולות מאוד.מערכות אלה מאפשרות לך לשנות מאות או אפילו אלפי ערוצים תוך שימוש במכשיר רכישה נתונים יחיד עבור דיגיטיזציה.
הקונפדרציה של חומרת מיזוג אותות ב Labview בדרך כלל כרוכה באמצעות מדידה & דגימה; האוטומציה (MAX) כדי להגדיר ערוצים פיזיים, לציין את הפרמטרים של התניה אותות, וליצור ערוצים וירטואליים המשלבים את החיישן, מיזוג אותות והגדרות DAQ לתוך ישות הגיונית אחת.זה סימולטור מופשט זה מפשט את פיתוח היישום והופך את הקוד הנייד יותר על פני תצורה שונה של חומרה.
פיתוח מכשירים וירטואליים לעיבוד אותות
בלב של Labview הוא פרדיגמת זרימת הנתונים הייחודית שלו, המאפשרת ביצוע במקביל של משימות.הבנת פרדיגמה זו חיונית לתכנון מערכות מדידה יעילות. על ידי פירוק המערכת לתוך תת-משימות מודולריות ושימוש בתרשים הנתונים של Labview, מהנדסים יכולים ליצור ייצוג חזותי של זרימת הנתונים, המאפשר ארגון טוב יותר וסינכרון של משימות.
Labview מספקת קבוצה עשירה של ספריות וכלים לעיבוד אותות וניתוח, ומאפשר למהנדסים להוציא מידע משמעותי מהנתונים שנרכשו.בין אם זה סינון, ניתוח ספקטרלי, או מיצוי תכונה, Labview מציעה מגוון רחב של פונקציות ואלגוריתמים כדי לעבד ולנתח אותות.ספריית הניתוח כוללת פונקציות עבור סינון דיגיטלי, ניתוח FFT, עקומה וניתוח סטטיסטי.
יצירת פונקציות מודולריות, ניתן לשחזר עבור משימות מיזוג אותות נפוצים משפר את יעילות הפיתוח ואת יכולת שמירת הקוד. subVIs יכול לבודד פונקציות ספציפיות התניה של אותות כגון קנה מידה, סינון, או לינאריזציה, המאפשר פונקציות אלה להיות מנוצל בקלות על פני יישומים מרובים. , subVIs מעוצבים היטב כוללים טיפול שגיאות, תיעוד, ופרמטרים הניתנים לביצועים גמישים וחזקים.
פילטר בזמן אמת ומעבד
Lab Review תומך הן גישות עיבוד אותות לא מקוון והן בזמן אמת.סינון זמן אמיתי חיוני עבור יישומים הדורשים משוב מיידי או שליטה על בסיס אותות נמדדים.מודול הבחינה Real-Time מאפשר ביצוע אלגוריתמי של אלגוריתמי עיבוד אותות עם בקרת תזמון מדויקת.
סינון דיגיטלי ב Labview ניתן ליישם באמצעות גישות שונות כולל FIR (תגובה Finite Impulse) ו IIR (infinite Impulse Response) מסננים FIR מציעים תגובה שלב ליניארית ויציבות מובטחת אבל דורש משאבים חישוביים יותר. IIR מסננים לספק יישום יעיל של סוגים מסננים נפוצים כמו Butterworth ו Chebyshev אבל דורש תכנון זהיר כדי להבטיח יציבות.
ערכת העיצוב של פילטר Digital Filter Toolkit מספקת כלים גרפיים לתכנון מסננים מותאמים אישית עם מאפיינים ספציפיים של תגובה תדרים.פילטרים יכולים להיות מעוצבים באמצעות שיטות קלאסיות, Parks-McClellan אופטימיזציה, או טכניקות מתקדמות אחרות.לאחר שעוצבו, ניתן ליישם באופן יעיל באמצעות מסננים המבוססים על מסנן VIs או לייצא כ-Comefficients עבור יישום מותאם אישית.
סלינג ו- Unit Conversion
המרת מתח גולמי או מדידות נוכחיות ליחידות הנדסה היא משימה התניה בסיסית ב Labview.נהג DAQmx תומך בסקאלה אוטומטית המבוססת על מפרטים חיישן, ביטול הצורך בחישובים דרוג ידני במקרים רבים.מאזני מכס ניתן להגדיר עבור חיישנים עם פונקציות ליניאריות, פולינומיות או העברת שולחן.
עבור חיישנים הדורשים אלגוריתמים מורכבים, נוסחאות הנוסחה של Labview ו- MathScript nodes מספקים סביבות גמישות ליישום פונקציות ההמרה מותאם אישית.כלים אלה מאפשרים לך ליישם משוואות מדרגיות ספציפיות של היצרן או אלגוריתמים של קלוריות קנייניות ישירות בקוד הבחינה של מעבדתך.
ניהול יחידה חשוב לשמירה על בהירות ומניעת שגיאות במערכות מדידה מורכבות. Lab Review תומך בתכנות יחידה-מודעות שבו משתנים נושאים מידע יחידה שנבדק בזמן הרכיבה. תכונה זו מסייעת לתפוס שגיאות של יחידות לפני זמן ריצה והופך את הקוד ליותר עשייה עצמית.
אימות מערכת ובדיקה
אימות תורו הוא חיוני כדי להבטיח ביצועי מערכת מיזוג אותות.אימות צריך לכלול בדיקות עם מקורות אותות ידועים כדי לאמת דיוק, שגיאות התחלה, תגובה תדירות וביצועי רעש. גנרטורים אותות יכול לספק אותות בדיקה מבוקרים בדיוק עבור התאמת ביצועי מערכת על פני טווח המדידה המלא.
אימות קליברציה צריך להתבצע באופן קבוע כדי להבטיח את הדיוק המתמשך. שגרת קליברציה אוטומטית ניתן ליישם ב Lab Review כדי לייעל תהליך זה ולשמור רשומות קליברציה.השוואה נגד תקני התייחסות עוקבים מספקת אמון דיוק מדידה ותומכת בדרישות ניהול איכות.
תקציב שגיאות מסייע לזהות את המקורות הדומיננטיים של אי ודאות מדידה ואופטימיזציה של מאמצי אופטימיזציה.על ידי קביעת תרומות של דיוק חיישן, שגיאות התניה אות, החלטה ADC, רעש, וגורמים אחרים, אתה יכול לקבל החלטות מושכלות לגבי איפה להתמקד מאמצי שיפור ההשפעה המקסימלית על ביצועי המערכת הכוללת.
דרישות תנאי שימוש נפוצות ב Labview
מערכות מדידה טמפרטורה
מדידת טמפרטורה מייצגת את אחת יישומי המיזוג הנפוצים ביותר של אותות.סוגים שונים של חיישן טמפרטורה דורשים גישות ספציפיות של מיזוג.התרמיות צריך פיצוי צומת קר, הדגימה וההליינליזציה. RTDs דורשים סיגציה נוכחית מדויקת, ארבע שיטות מדידה אלחוטיות כדי לחסל שגיאות התנגדות מובילות, ואת לינאריזציה של מערכת היחסים בין תקופת ההתנגדות.
המתתירים מציעים רגישות גבוהה אבל תגובה לא ליניארית גבוהה הדורשת אלגוריתמים לינאריזציה מתוחכמת. חיישנים טמפרטורה IC מספקים מתח ליניארי או פלטים נוכחיים פרופורציה לטמפרטורה, פשטת דרישות התניה אותות. Labview כוללת תמיכה מובנה לכל סוגי החיישן האלה באמצעות נהג DAQmx, עם טיפול אוטומטי של ציטוט, קנה מידה, ו ליניאריזציה.
מערכות מדידה של טמפרטורה רב ערוצים חייבות לשקול שגיאות EMF תרמיות ממתכות שונות בנתיב האות, התיישבות דרישות זמן כאשר מספריות בין ערוצים, ו ⁇ תרמיים בחומרת המיזוג עצמו. Isthermal Terminal חוסם לעזור למזער שגיאות אלה על ידי שמירה על כל הקשרים התרמוסקוליים בטמפרטורה אחידה.
מדדים ועוצמה
מדידת סטרין ועומס תאים דורשים צבירה הגשר (עבור תצורה של רבע-גשר וחצי-גשר), ולהגדיל את התפוקה של מתח שונה קטן.חיישנים המבוססים על ברידג ' בדרך כלל לייצר פלטים בקנה מידה מלא של רק כמה מילימטרים לתנוחת של צ'יסר, הדורשים רווחים של 100-1000 כדי לנצל את טווח ADC המלא.
ציפוי שוסט מספק שיטה נוחה לאמת ביצועי מערכת מדידה מתוחה ללא יישום עומס מכני ידוע.על ידי מעבר התנגדות מדויקת על פני זרוע אחת של הגשר, זן ידוע מסימולציה יכול להיווצר עבור אימות calibration. Labview יכול להיות שותף אוטומטית דחיית הליכי calibration לחשב גורמי calibration.
פיצוי טמפרטורה הוא קריטי עבור מדידות זנים מדויקים מאז ההתנגדות מדד הלחץ ואת מדד המד משתנה עם טמפרטורה. temperature---compensated מדמונים את ההשפעות האלה עבור חומר ספציפי, בעוד פיצוי טמפרטורה פעיל באמצעות חיישן טמפרטורה נפרדת מספק תיקון גמיש יותר עבור חומרים שונים טווחי טמפרטורה.
ניתוח אותות דינמיים ו- Dynamic Signal Analysis
מדידות רטט מבוססות Accelerometer דורשות גישות שונות של מיזוג אותות בהתאם לסוג מאיץ. Piezoelectric accelerometers צריך מגבר או מגברי מתח עם תנופה גבוהה והפיכה ACling. IEPE (Integrated Piezo-Electric) accelerometers דורשות מצבירה קבועה, בדרך כלל 2-20A, ו- ACling כדי להסיר את המתח הטיה.
מיזוג אותות דינמי חייב לספק רוחב פס נאותה כדי ללכוד את רכיבי התדר הגבוהים ביותר של עניין תוך דחיית רעש מחוץ לפס באמצעות מסננים נגד-aliasing.עבור ניתוח רטט, זה בדרך כלל אומר רוחב פס המשתרע על פני כמה קילוהרץ או עשרות קיטובץ.שלב שלב התאמה בין הערוצים הוא קריטי עבור יישומים כמו ניתוח מודוללי או מקוריזציה.
Lab Review's Sound and Vibration Toolkit מספק פונקציות מיוחדות לניתוח אותות דינמי כולל מעקב אחר סדר, ניתוח octave, וניתוח מתקדם של דומיין דומיין. כלים אלה משלבים בצורה חלקה עם חומרת מיזוג אותות כדי לספק פתרונות מדידה מלאה של רטט.
לחץ ומיזוג זרימה
Transducers לחץ זמינים עם סוגים שונים של פלט כולל מתח, הנוכחי, ותחנות גשר. Voltage ו- תפוקה נוכחית transducers כוללים מיזוג אותות מובנה ודורש רק קנה מידה בסיסית ב Labview. Bridge-type לחץ טרנסדוקנטים דורשים צריג חיצוני וגברה דומה לזנים.
מדידות לחץ שונות לחישוב זרימת שתן דורשות תשומת לב זהירה לאפסת ואורך ה calibration. שגיאות קטנות באפס מסט יכול לגרום שגיאות משמעותיות בשיעורי זרימה מחושבים, במיוחד בתנאי זרימה נמוכים.
מפלס זרימה באמצעות עקרונות שונים (טורטין, מערבול, מגנטי, קול) לייצר סוגים שונים של אותות הדורשים התניה נאותה. נזלת מטר זרימה לייצר רכבות הדופק עם שיעור התדרים לזרימה, הדורש המרה בתדר למתח או ספירת הדופק הישירה.ממטרים זרימה מגנטית מייצרים אותות מתח ברמה נמוכה הדורשים הדגימה וסינון.
נושאים מתקדמים ב- Lab Review Signal Conditioning
Multi-Channel SynSyncization
מערכת רכישת נתונים רב ערוצים יכולה להיות משותפת על ידי שני מקורות קלט או יותר.בהתאם לנכסים הרצויים של מערכת מרובותxed, מספר טכניקות מועסקות עבור זמן זה מדידות משותפות. Synchronization הופך קריטי כאשר מדידת אותות מתואמים או כאשר מערכות יחסים שלב בין הערוצים יש לשמר.
ארכיטקטורות סימבוליות מסומנים משתמשים במספר רב של ADCs כדי לדיגיטליזציה של כל הערוצים באותו רגע, ביטול שגיאות שלב בין ערוצים.גישה זו חיונית ליישומים כמו ניתוח איכות כוח או מדידה רב-אקסיינסית שבה מערכות יחסים שלב נושאות מידע חשוב.כמה ערוצים מדגם מפוכח, ומציגות עיכובים קטנים של זמן בין ערוצים שעשויים להיות מקובלים על אותות בעייתיים אך בעייתיים עבור מדידות דינמיות.
נהג DAQmx של Labspec מספק יכולות טריגר וסינתזה מתוחכמות עבור תיאום מכשירים מרובים.התחל גורם מבטיח שכל המכשירים מתחילים לרכוש בו זמנית, בעוד שיתוף שעון ההתייחסות שומר על מערכות יחסים תזמון מדויקות בין מכשירים.
המונחים: Signal Conditioning
טכניקות ניתוק אותות הסתגלות באופן אוטומטי להתאים את הפרמטרים של התניה בהתבסס על תכונות אות או דרישות מדידה.מגברים של Auto-טווח בוחרים באופן אוטומטי את הגדרת הרווח האופטימלית כדי למקסם את ההחלטה תוך מניעת תנאים מסודרים.יכולות אלה הן בעלות ערך במיוחד כאשר רמות האות משתנות באופן נרחב במהלך מדידה או כאשר רמת האות אינה ידועה מראש.
טכניקות סינון מותאמות יכולות להתאים באופן אוטומטי פרמטרים מסנן בהתבסס על אותות ורעש מאפיינים.לדוגמה, מסננים מצמדים מתאימים יכולים לעקוב ולסלק תדרי התערבות של זמן מבלי לדרוש כוונון ידני. Kalman מסננים וטכניקות estimation אופטימליות אחרות משלבות מודלים אותות עם מדידות כדי לחלץ אותות מסביבות רועשות.
גמישותו של Labview הופכת אותו לתאים היטב ליישום אלגוריתמים של מיזוג אותות הסתגלותיים.סביבת התכנות הגרפי מאפשרת הסתברות מהירה ובדיקה של אלגוריתמים הסתגלותיים, בעוד ספריית עיבוד אותות נרחבת מספקת אבני בניין עבור מערכות הסתגלות מתוחכמת.
טכניקות ל-Destion Conditioning
בעוד שמיזוג אותות מסורתי מבוצע בתחום האנלוגי לפני דיגיטציה, מיזוג אותות דיגיטליים חל עיבוד אותות שכבר פורסמו. גישות דיגיטליות מציעות מספר יתרונות כולל גמישות, חזרה על יכולת, ואת היכולת ליישם אלגוריתמים מורכבים כי יהיה לא מעשי בחומרה אנלוגית.
סינון דיגיטלי מספק שליטה מדויקת על מאפייני תגובה בתדר ללא סובלנות או סחף.פילטרים FIR יכולים להשיג תגובה שלב ליניארית בדיוק, ביטול עיוות שלב שיכול לסבך פרשנות של אותות דינמיים.פילטרים דיגיטליים הסתגלותיים יכולים להתאים באופן אוטומטי לשינויים בתנאי אות או רעש.
לינאריזציה דיגיטלית מאפשרת יישום של פונקציות העברה שרירותיות כולל תיקונים פולינומיים, אינטרפולציה מבוססת שולחן, או מודלים מתמטיים מורכבים.גמישות זו היא בעלת ערך מיוחד עבור חיישנים עם מאפיינים יוצאי דופן או לא לינאריים.
המונחים: networked Signal Conditioning
מערכות מדידה מודרניות מעסיקות יותר ויותר ארכיטקטורות מבוזרות שבו מיזוג אותות ודיגיטליזציה מתרחשים קרוב לחיישנים, עם נתונים דיגיטליים המועברים למיקום עיבוד מרכזי. גישה זו מצמצם את מרחקי העברת אותות אנלוגיים, צמצום איסוף רעש וחיסול הצורך בכבלים יקרים על פני מרחקים ארוכים.
מודולים נינוח רשת לתקשר באמצעות Ethernet, אלחוטי, או תעשייתי של שדות תעופה. מודולים חכמים אלה כוללים לעתים קרובות יכולות עיבוד בנוי עבור סינון, דרוג, וזיהוי אזעקה, צמצום נטל העיבוד על המערכת המרכזית. Labview תומך פרוטוקולים רשתות שונות לשילוב חומרה מיזוג אותות מבוזר.
סינכרוניזציה של זמן הופכת קריטית במערכות מבוזרות כדי לשמור על מערכות יחסים תזמון מדויקות בין מדידות ממקומות שונים.פרוטוקול זמן רשת (NTP), פרוטוקול זמן עדיפות (PTP), ומקורות תזמון המבוססים על GPS יכולים לספק דיוק סינכרוניזציה ממילימטרים למיקרו-שניים בהתאם לדרישות. תזמון וסינתזה של Labview תכונות תמיכה מקורות תזמון שונים אלה.
Best Practices for Labview Signal Conditionlementation
ניהול מסמכים וחלוקת
תיעוד מקיף הוא חיוני לשמירה ולפתור מערכות מיזוג אותות. Document all file shape, including לצבור הגדרות, מאפייני סינון, רמות ציטוטים, ונתונים של calibration של Lab Review, תכונות תיעוד בנויות מאפשר לך להטמיע תיאורים ישירות ב VIs, מה שהופך תיעוד חלק בלתי נפרד של הקוד.
קבצי Configuration מספקים דרך גמישה לאחסן פרמטרים של מיזוג אותות בנפרד מקוד היישום.הפרדה זו מאפשרת שינוי קל עבור חיישנים שונים או תרחישים מדידה מבלי לשנות את התוכנית. Lab Review תומך בפורמטים שונים של קובץ תצורה כולל קבצי INI, XML, ופורמטים בינאריים מותאם אישית.
בקרת גרסאות חשובה למעקב אחר שינויים בתצורה של מיזוג אותות לאורך זמן.מערכות בקרת קוד מקור כמו Git או Subversion יכולות לנהל את קוד הבחינה והן קבצי תצורה, המספקות היסטוריה שלמה של האבולוציה של המערכת.יכולות אלה אינן הולמות לבעיות לפתרון בעיות או חזרה להגדרות קודמות.
טעויות ואבחון
טיפול שגיאות Robust הוא קריטי עבור מערכות מיזוג אותות אמין.מנגנון קובצי השגיאה של Lab Review מספק דרך סטנדרטית להפיץ מידע שגיאה באמצעות היישום. כל מיזוג אותות VIs צריך לבדוק שגיאות מפעילות קודמת לטפל בהם כראוי, או על ידי ניסיון, שחזור, שימתוק את השגיאה, או התראה על המשתמש.
אבחון מובנה עוזר לזהות בעיות מיזוג אותות במהירות.עקוב אחר פרמטרים מרכזיים כמו רמות אותות, רמות רעש, ותנאים רחבי טווח כדי לזהות בעיות פוטנציאליות לפני שהם גורמים לכשלונות מדידה. שגרות אבחון אוטומטיות יכול לאמת ניתוח תקין של מקורות ציטוטים, לבדוק חיישנים פתוחים או קצרים, ולאמת קלוריות.
יכולת קידוד לספק מידע יקר לפתרון בעיות לסירוגין. Logion הפרמטרים, תנאי שגיאה, ומדידות מפתח לקבצים עבור ניתוח מאוחר יותר.מודול איסוף נתונים של Lab Review ובקרת פיקוח פיקוח פיקוח (DSC) מספק יכולות כניסה ברמה תעשייתית עם אחסון יעיל ושיקום של נתוני לוח הזמנים.
אופטימיזציה
אופטימיזציה של ביצועי התניית אותות ב Labview דורש תשומת לב הן לגורמים חומרה ותוכנה. אופטימיזציה חומרה כולל בחירת מודולים מתאימים למיזוג אותות עם מפרטים ביצועים נאותים, צמצום אורך כבל ומקורות רעש, ושימוש בטכניקות ריצוף והגנתיות נאותות.
אופטימיזציה של תוכנה מתמקדת ביישום יעיל של אלגוריתמי עיבוד אותות ושימוש יעיל של יכולות ביצוע במקביל של Lab Review.הימנעות מעתקים נתונים מיותרים, להשתמש בפעולות במקומות בהם ניתן, וממינוף ההמקבילה האוטומטית של Labview כדי להפיץ עיבוד על פני ליבות CPU מרובות.
עבור יישומים בזמן אמת, ביצוע דטרמיוני הוא קריטי.מודול הבחינה Real-Time מספק תזמון מבוסס עדיפות ותזמון דטרמיניסטי, להבטיח כי מיזוג אותות ולשלוט אלגוריתמים לבצע עם תזמון מדויק.תשומת לב קפדנית לתזמון הלולאה, הקצאת זיכרון ושימוש במשאב מסייע להשיג ביצועים בזמן אמתי.
תחזוקה ודיני סדרי גילוח
תחזוקה סדירה מבטיחה המשך דיוק ואמינות של מערכות מיזוג אותות.מסד לוחות זמנים של כיבוד בהתבסס על המלצות היצרן, דרישות רגולטוריות, ותצפיות תכונות סחף. נהלי calibration אוטומטיים המיושמים ב Labview יכולים לייעל את תהליך הדליבון ולהבטיח עקביות.
רשומות קליברציה צריכות לתעד את כל פעילויות החריצות כולל תאריכים, סטנדרטים המשמשים, כ-As-found ו-As-שמאל, וכל התאמות שבוצעו. Lab Review יכולות ליצור באופן אוטומטי דוחות של קיליברציה ולשמור על מסדי נתונים של calibration, תמיכה ניהול איכות ודרישות תאימות רגולטוריות.
תחזוקה מונעת כוללת בדיקה תקופתית של כבלים, מחברים וחומרת מיזוג אותות של ללבוש או נזק. ניטור סביבתי מסייע לזהות תנאים שעלולים להשפיע על דיוק מדידה כגון טמפרטורה מוגזמת, לחות או רטט. תחזוקה פרואקטיבית מונעת כישלונות בלתי צפויים ומרחיב את חיי המערכת.
בעיות נפוצות של שינוי אותות
בעיות רעש והפרעה
רעש מוגזם הוא אחד הבעיות הנפוצות ביותר של התניית אות.פתרון בעיות שיטתי עוזר לזהות את מקור הרעש ואת אסטרטגיות הידבקות נאותה.התחל על ידי ניתוק החיישן ומדידה את הרעש עם קלט קצר או מסתיים.מבחן זה מבודד אם רעש מקורו בחומרת הסימון או הוא הרים מן החיישן והקפלישה.
התערבות קו כוח ב 50/60 הרץ והרמוניה מעידה על בעיות ללאה קרקעית או סינון לא מספיק.בדוק חיבורים קרקע ולהבטיח כי מסננים של Notch יכולים לחסל את התערבות קו החשמל, אך התייחסות לגורם השורש באמצעות שיפור הריצוף היא מועדפת.
רעש גבוה ⁇ עשוי להצביע על סינון לא מספיק נגד הפליה או הפרעה אלקטרומגנטית של ציוד סמוך.בדוק כי מסננים נגד הפליה מוגדרים כראוי ותפקוד.להגדיל את ההפרדה ממקורות רעש, לשפר את ההגנה, או להשתמש בטכניקות מדידה שונות כדי לדחות התערבות משותפת.
חתיכה והשגת שגיאות
שגיאות Offset לגרום לכל המדידות להיות משתנות על ידי כמות קבועה, בעוד שגיאות רווח לגרום המדידה להיות בקנה מידה לא נכון. Distinguish בין סוגים אלה שגיאות על ידי מדידה של אותות ידועים ברמות שונות.אם השגיאה היא קבועה בטווח, זה בעיקר טעות התחלה.אם השגיאה עולה באופן יחסי עם רמת אות, זה בעיקר עלייה שגיאה.
שגיאות Offset יכול לגרום ממתח קלט מגבר, thermoelectric EMFs במסלול האות, או לא נכון אפס calibration. minimize thermoelectric EMFs על ידי שימוש בחיבורים אחרים והימנעות מתכות דיסימיות. בצע הפחתה עם החיישן במצב התייחסות ידוע.
קבל שגיאות בדרך כלל תוצאה של הגדרות רווח מגבר שגוי, שגיאות מתח, או שגיאות חיישן calibration.בדוק דיוק מתח מתח מתח, לבדוק תצורה של עלייה מגבר, ולבצע את הפחתת טווח באמצעות אותות התייחסות ידועים.
Overrange and Clipping
מצבים Overrange מתרחשים כאשר האות עולה על טווח קלט של מגבר מיזוג אותות או ADC, גרימת שגיאות חיתוך ומדידה. Monitor עבור תנאים מסודרים יתר ביישום Labview שלך ואזהרה למשתמשים כאשר הם מתרחשים.צמצם את רווח המגבר או להגדיל את טווח הקלט כדי להתאים אותות גדולים יותר.
תנאים לסירוגין overrange עשויים להצביע על ספייקות אות או transients כי מעבר לטווח האות הרגיל.לכידת ערכים מקסימליים ומינימום כדי לזהות את רמות אות השיא. שקול באמצעות גלאי שיא או במהירות גבוהה של נתונים כדי לאפיין אירועים טרנספורמטיביים.
קליפטינג בשלבים קודמים של שרשרת הסימון יכול להיות קשה לזהות אם שלבים מאוחרים יותר נשארים בטווח. Monitor רמות אותות במגוון נקודות בשרשרת ההמיזוג כדי להבטיח שאף שלב לא עומס יתר.עיצוב מספיק חדר ראש בכל שלב כדי להתאים שיאים ללא ריצוף.
בעיות סודיות ושיקום
לולאות קרקעיות יוצרות זרם נוכחי דרך נתיבי אותות קרקע, מה שגורם טיפות מתח המופיעות כשגיאות מדידה.סימפטומים כוללים רעש תואמים עם ניתוח ציוד אחר, במיוחד עומסים ישנים גבוה. לשבור לולאות קרקע באמצעות מיזוג אותות מבודדים, המבטיח רק חיבור קרקע אחד קיים בדרך האות.
בעיות מתח משותף להתרחש כאשר פוטנציאל הקרקע חיישן שונה מבסיס מערכת מדידה. מדידות שונות עם דחייה נפוצה מספיק יכול להתמודד עם מתחים נפוצים בינוניים, אבל מתחים גדולים דורשים בידוד.בדוק כי מתחים נפוצים-מודה נשארים בתוך הגבולות המפורטים של חומרת התנית אותות שלך.
מקורות אותות מתחדשים דורשים ריצוף ראוי כדי לקבוע פוטנציאל התייחסות למדידה. לספק נתיב התנגדות גבוהה לקרקע באמצעות מתנגדים להטיה כדי לבסס התייחסות DC תוך שמירה על בידוד AC.התייעצות עם תיעוד חומרה של מיזוג אותות עבור תצורה מקרקע המומלצת עבור מקורות צפים.
מגמות עתידיות בטכנולוגיית אותות
חיישנים חכמים ו-TEDS
חיישנים חכמים עם מיזוג אותות מוטבע וממשקים דיגיטליים הופכים נפוצים יותר ויותר.חיישנים אלה משלבים את ההגברה, סינון, ו ההמרה אנלוגית-לספרית בחבילה אחת, פלטו נתונים דיגיטליים מתואמים באמצעות ממשקים סטנדרטיים כגון I2C, SPI, או פרוטוקולים תעשייתיים.אינטגרציה זו מפשטת עיצוב מערכת ומצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמת את ספירת הרכיב.
TEDS (Transducer Electronic Data Sheet) טכנולוגיה מאחסנת מידע של חיישן והנתונים התצורה ב-Sחיישנים עצמה.כאשר מחוברת לחומרת מיזוג אותות תואמים של TEDS, המערכת מגדירה את עצמה באופן אוטומטי עם הפרמטרים הנכונים עבור חיישן ספציפי זה.
Lab Review תומך בחיישנים TEDS-enabled באמצעות נהג DAQmx, קורא באופן אוטומטי מידע חיישן והגדרת פרמטרים של התניה אותות.יכולת זו מזרימת את מערכת ההתקנה ולהבטיח כי נתוני הגילוח נוסעים עם החיישן, שמירה על דיוק גם כאשר חיישנים עוברים בין מערכות.
המונחים: Software-Defined Signal Conditioning
גישות מוגדרות תוכנה להעביר יותר פונקציונליות התניה אות חומרה חומרה קבועה לתוך תוכנה הניתנים להגדרה מחדש. High-resolution ADCs דיגיטציה אותות עם תאורה מינימלית, ולאחר מכן עיבוד אותות דיגיטליים מיישום סינון, לינאריזציה ופונקציות אחרות של התניה. גישה זו מציעה גמישות מקסימלית ומאפשרת פרמטרים של התניות להיות שונה בקלות או מעודכן.
מיזוג אותות מבוסס FPGA מספק את הביצועים של חומרה עם גמישות של תוכנה. FPGAs יכול ליישם אלגוריתמי עיבוד אותות מתוחכמות עם מהירויות ברמה מיקרו-שנית, המאפשרת מיזוג בזמן אמת של אותות במהירות גבוהה. Labview FPGA מאפשר תכנות גרפי של מיזוג אותות מבוסס FPGA, מה שהופך את הטכנולוגיה הזו נגישה למהנדסים ללא מומחיות HDL.
טכניקות למידת מכונות מתחילות להיות מיושם על משימות מיזוג אותות כגון סינון הסתגלות, היתוך חיישן, וגילוי אנומליות. רשתות נילי יכול ללמוד תכונות חיישן מורכבות ואלגוריתמי פיצוי מנתוני הדרכה, פוטנציאל להשיג ביצועים טובים יותר מאשר גישות מסורתיות המבוססות על מודלים.
אינטגרציה Wireless ו-IoT
רשתות חיישן אלחוטיות מבטלות דרישות קנונית ומאפשרות מדידה במקומות שבהם חיבורים חוטיים הם מודולים לא מעשיים. אלחוטיים מיזוג אותות כוללים סוללות או אנרגיה קציר מקורות כוח, מיזוג אותות מקומיים ודיגיטליזציה, ויכולות תקשורת אלחוטיות.מערכות אלה מציגות אתגרים ייחודיים כולל ניהול חשמל, סינכרוניזציה נתונים ואמינות תקשורת.
פלטפורמות אינטרנט של דברים (IoT) מאפשרות איסוף נתונים מבוסס ענן וניתוח ממערכות מיזוג אותות מבוזרות. Edge יכולות מחשוב לאפשר עיבוד אותות מקומיים וקבלת החלטות תוך העברת נתונים או התראות לענן.מעבדת תומכת בפרוטוקולים שונים של IoT ופלטפורמות ענן, המאפשרת שילוב של מערכות מיזוג אותות עם תשתיות נתונים ארגוניות.
אבטחת סייבר הופכת חשובה יותר ויותר כמו מערכות מיזוג אותות להתחבר לרשתות ולאינטרנט. ליישם אמצעי אבטחה מתאימים כולל הצפנה, אימות ובקרת גישה להגנה על נתוני מדידה ולמנוע גישה בלתי מורשית לפונקציות בקרה.
מסקנה
מיזוג אותות יעיל הוא היסוד להשגת המדידות מדויקות, אמינות במערכות רכישת נתונים מבוססות Labview.על ידי הבנת העקרונות התיאורטיים העומדים בבסיס הגדלה, סינון, בידוד, לינאריזציה, וציטוט, מהנדסים יכולים לעצב מערכות מיזוג אותות הממקסמים את איכות המדידה תוך צמצום שגיאות ורעש.
יישום מוצלח דורש תשומת לב זהירה לבחירת חומרה, תצורה נאותה של פרמטרים של התניה אותות, ועיצוב תוכנה חזק ב Labview.שילוב של חומרה מיזוג אותות עם יכולת רכישה נתונים רב עוצמה של Labview ויכולת עיבוד אותות יוצרת מערכות מדידה גמישות, ביצועים גבוהים המתאימים יישומים מגוונים.
ככל שהטכנולוגיה מתפתחת, מיזוג אותות ממשיך להתקדם עם חיישנים חכמים, גישות מוגדרות תוכנה, ושילוב IoT פותח אפשרויות חדשות.על ידי הישארות נוכחית עם ההתפתחויות הללו וליישם את שיטות העבודה הטובות ביותר בתכנון המערכת, אימות ותחזוקה, מהנדסים יכולים לבנות מערכות מיזוג אותות המספקות ביצועים יוצאי דופן ואמינות ארוכת טווח.
למידע נוסף על מיזוג אותות ורכישת נתונים, לחקור משאבים מ-FLT:0 (National InstrumentsFIRLT:1), ה-FLT:2Dewesoft Signaling GuideveFLT 3: ו-FLT:4Keysight Data Acquisition ResourcesFLT:5 משאבים מקיפים אלה מספקים עומק נוסף בנושאים ספציפיים של התניות ודוגמאות יישום.