基于简仪科技PXI平台构建高精度计量测试系统-电子发烧友网

应用

用户长期为大量科研、生产应用提供计量校准。随着我国工农业国防应用发展，越来越多重大科研设施、生产装置，需要精确的现场计量校准。传统计量设备受使用环境要求，很难为一线应用提供现场计量测试服务。PXI硬件平台提供了较为理想的硬件可靠性、灵活性和便携性。然而PXI模块配套软件更改随意、硬件指标标注混乱、进口产品安全性风险，成为构建基于PXI的计量设备的障碍。

挑战

用户搭建便携式计量测试平台的难点归纳如下：

良好的软件、固件版本控制，保证量值传递链路可冻结

符合计量规范的精度标注，对计量精度背书

模块化可重构，高性能工业标准总线架构

工业级抗干扰电磁兼容设计

具备6位半万用表、多通道同步采集、任意波形发生等多物理量模块

确保模拟量值输入输出计量可溯源基础上，功能软件可方便二次开发

主控计算机可方便脱离，对信息产品可独立保管

性价比高，符合产业推广需求

解决方案

计量互认、简仪精度规范和软件版本冻结方面堪称模范。首先，在模块仪器领域，简仪率先遵循计量规范，明确标注采集板卡的测量不确定度。详见简仪大全《JYPEDIA》：“测量小百科 | DAQ精度”和 “简仪发布 | PXI CONNECT 2023-测试测量最基本的问题——精度”。第二，简仪软件、固件版本控制和工艺冻结方面坚持测量仪器要求，进行严格的版本控制，和新版本回归测试。同时简仪通过与计量部门的合作，完整地保持了板卡可溯源校准的量值传递链路。

平台可靠性、灵活性、便携性方面，简仪PXI是规范标准的工业产品。多年来，简仪坚持研发生产符合PXI规范的平台产品。简仪机箱控制器具有各自性能各种槽位大小选项，给用户带来了完整的PXI优势选项。

在本案例用户方案中，使用了简仪PXIe-2312雷电机箱。它是一款PXI Express远程机箱，具有5个PXI Express混合插槽和集成的英特尔雷电3接口，为PXI测试和测量提供了便捷和高性能。机箱前面板有两个雷电3接口。一个接口可以连接到配备雷电3接口的主机PC，另一个接口可以下行到下一个机箱或USB-C设备。

万用表采用了简仪PXIe-8902六位半数字万用表。它是一款高精度数字万用表 (DMM)，内置六种测量类型：直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、二线制电阻和四线制电阻测量，提供80 ppm的精度。模块支持定期的固件版本升级。PXIe-8902 紧凑轻便，易于携带。它在应用上多样化，适合诊断电气问题、验证电路操作和确保组件完整性。它为各种电气测量需求提供了一个精确、灵活且高性价比的解决方案。

多通道同步电压采集采用了简仪JY-5315。该系列同步数据采集模块提供高精度330 ppm，16 位分辨率，16 通道，每通道5 MS/s (JY-5315) 或2 MS/s (JY-5312) 采样。还有16个数字输入输出通道。该设备采用高吞吐量PCI Express 总线和多核优化驱动程序与应用软件来提供高性能功能。

任意波形发生器采用简仪PXIe-9702。该模块是一款高精度0.22%，2通道16-bit，高达250 MS/s更新率的任意波形发生器。产品包括2个波形输出通道，输出范围±0.5 V / ±1.25 V / ±5 V，负载阻抗50 Ω；输出范围±1 V / ±2.5 V / ±10 V，负载阻抗100 kΩ；板载512 MB DDR3大容量数据缓存。产品采用PXI Express Gen2高速总线，支持单次输出，流输出，定时输出和触发输出模式，提供长达512 MB的波形缓存。除了板载10 MHz高精度TCXO时钟外，产品允许用户接入外部参考输入时钟。通过板载锁相环，用户可灵活配置DAC采样时钟。PXIe-9702展现了高效可靠的波形发生能力，是瞬态信号仿真、影像数字化、超声波测量、生物医疗研究、ATE及其他高科技产业、科学及军工应用的理想选择。

使用的简仪产品

硬件

PXIe-2312：5插槽全混合PXI Express雷电3远程机箱

PXIe-8902：高精度 80 ppm，6½数字万用表

PXIe-5315：高精度330 ppm，16位分辨率，16通道，5 MS/s 同步数据采集模块

PXIe-9702：高精度0.22%，2通道，16位，250 MS/s 任意波形发生器模块

软件

SeeSharpTools：锐视测控软件开发工具包

亮点

简仪解决方案满足了自主可控便携式校准测试平台的诸多相互制约的要求，满足了计量准确性的死板要求和工程现场适用性的灵活要求。

简仪PXI平台设计规范，兼容性好，有利于设备扩展和投资价值保持。

简仪和计量单位长期合作，使得重构的设备校准流程顺利可靠。