傳統的傳感器測量系統通常是預定義且不靈活的。隨著應用需求不斷變化，傳統的傳感器測量系統對通道數的擴展和最新計算技術的應用的限制性愈加突出。NI SC Express系列產品引進了新的傳感器測量技術，為基于行業(yè)標準的PXI平臺可擴展傳感器測量系統提供了簡化的可調整體系架構。除了降低復雜性之外，NI SC Express系列產品還有三個優(yōu)點：更高的測量精度、更靈活的同步和更高的數據吞吐量。
1、內置信號調理，提高測量精度
許多傳感器在將輸出精確數字化之前需要對其進行信號調理，如放大、激勵、隔離和濾波等。通常，我們通過連接到數據采集系統的獨立前端系統實現信號調理，將調理后的模擬信號轉換為數字信號。而如今，全新技術和微型化能夠幫助公司將信號調理和模數轉換器集成到同一設備中，由于沒有了可能引起出錯的電纜和接頭，測量精度得到進一步提高。同時，內置信號調理還減少了測量系統中的組件數量，從而簡化了安裝、維護和校準，并降低了高通道數測量系統的尺寸和成本。
SC Express模塊帶有內置信號調理，為PXI平臺提供高精度傳感器測量。目前有超過70家的PXI廠商提供1500多種模塊，利用這些模塊，PXI平臺幫助您開發(fā)高度靈活的單一測量系統，滿足大部分測量應用的不同需求，同時避免了使用專用外形尺寸或專用數據總線的風險。
例如，在高級熱處理室使用可擴展高精度測量將得益于全新SC Express技術。熱處理室內的儀器必須以很高的精度測量數百個熱電偶，以便精確測量并控制熱處理室的溫度分步。使用NI PXIe-4353 SC Express模塊，您只需要單個PXI機箱就能測量544個熱電偶通道。
2、靈活、高性能的同步
為了有效使用和分析數據，您必須知道數據的時間相關性。在采集來自不同傳感器類型的多個設備的通道信號，或者當傳感器空間分步較廣時，相關同步數據的復雜度大大提高。同步是選擇測量系統需要考慮的最重要的方面。
在過去的十多年中，PXI平臺為測量系統提供了世界頂尖的同步性能。PXI Express相比于PXI，能夠為測量I/O設備提供更高的同步，并保持向下兼容性。PXI Express背板中的100 MHz差分時鐘確保多個儀器將采樣時鐘基于相同的參考源。背板觸發(fā)線路確保機箱中所有設備按照相同的100 MHz時鐘邊沿進行協同觸發(fā)。和之前的PXI機箱一樣，定時和同步模塊可以在單個PXI Express機箱中，以更高精度的時基代替背板時鐘，該模塊還可以用于同步多個PXI Express機箱中的測量設備。如果應用需要對分布在長距離的多個機箱進行同步，可以利用GPS或IRIG-B模塊，借助共用時鐘信號進行多機箱同步。
SC Express模塊使用PXI Express總線提供單個機箱或多個機箱的設備之間的緊密同步。例如，NI PXIe-4330橋式傳感器輸入模塊在一個機箱中的單個模塊或不同模塊之間的通道間偏差小于100 ns。此外，NI在單個機箱中配置多個SC Express模塊進行同步，增強了NI-DAQmx驅動程序軟件功能。如下圖所示，您可以在NI LabVIEW圖形化編程環(huán)境或基于文本的通用語言（例如.NET）環(huán)境下，使用單個NI-DAQmx多設備任務配置并讀取來自系統中多個設備的數據，從而大大簡化所需的代碼。如果您使用這個編程方法，驅動程序自動配置所有定時和觸發(fā)線路，并保持原有性能。
圖1：NI-DAQmx多設備任務從NI PXIe-4330橋式傳感器輸入模塊和NI PXIe-4496加速度計輸入模塊讀取同步的張力和加速度計數據。
結構測試應用通常需要對應變儀和加速度計的數據測量進行同步，從而對所測量到的壓力數據和有限元分析模型中的數值進行精確比較。
使用單個NI-DAQmx多設備任務，可輕松讀取利用NI PXIe-4330橋式傳感器輸入模塊和NI PXIe-4496加速度計輸入模塊測量到的同步應力和振動，進行精確的壓力測量。隨著設計越來越復雜（如用更強更輕的材料制成的機翼），和傳統儀器不同，SC Express更能靈活適應結構測試不斷變化的需求。
3、高數據吞吐量
高通道數測量系統必須將大量數據傳送到主機控制器上，以便對數據進行實時分析或流盤進行后期分析。過去，通信總線帶寬是通道數或系統中最大采集速度的限制因素。解決這個限制的唯一方法是為采集設備增加板載內存，從而在有限時間內達到更高的采集速度。但是這樣做，不僅增加了成本，也使采集軟件更加復雜，用戶也無法實時查看數據。
SC Express模塊基于PXI Express總線，提供了每個設備250 MB/s帶寬將數據傳送回控制器上。如圖2所示，全新的SC Express模塊可以擴展到更高通道數，而不超過通信總線帶寬。
圖2：SC Express模塊的總吞吐量隨著通道數增加而增加。
當通信總線不是測量速度或通道數的限制因素時，處理速度或寫入磁盤性能可能會影響系統性能。使用NI-DAQmx驅動程序，可以將數據直接傳送到技術數據管理流（TDMS）文件格式中，它提供了高達400 MB/s的記錄吞吐量，能夠快速處理太字節(jié)數據。您可以使用LabVIEW數據搜索工具包或NIDIAdem數據管理軟件方便地對這些大型數據集進行管理、分析、可視化和報告有用信息。
許多軍事和航天測試工程師需要測量數百個處于不同電壓或地電平的模擬信號。除了能夠靈活擴展到數百個通道外，測量系統必須具備通道間隔離的模擬輸入，以便安全地測量來自這些測試單元的信號。NI PXIe-4300高電壓模擬輸入模塊和帶有TDMS功能的NI DAQmx能夠很好地滿足這些測試單元的挑戰(zhàn)。
快速方便地構造可擴展高通道數傳感器管理系統
SC Express模塊在PXI Express總線上提供了集成信號調理和數據采集，其帶有的世界領先的同步和高數據吞吐量提供了更高精度的測量。結合模塊與NI-DAQmx特性（包括TDMS和多設備任務），就可以方便地構建可擴展傳感器測量系統，滿足您高通道數測量應用的獨特需求。