1、數據采集系統的英文論文及詳盡翻譯(1)    1 摘 錄美國航空暨太空總署蘭利研究中心，噴射噪音實驗室在展示了其數據采集的功能和控制系統性能，噴射噪音實驗室是一個模擬現實的混合系統對火箭輪機式鼓風機噴射發動機噴嘴廢氣進行模擬。系統能夠采集數據并為噪音和噴嘴運轉進行評估。這篇論文闡述了改進的整合系統控制和測量噴管性能，并對噴嘴在雙重的獨立高壓氣流下工作噪音進行現實模擬。采集和控制系統能夠同時測量瞬時力矩，靜電和動態模型壓力和溫度以及噴射噪音。在設計思想上討論了控制計算機和多通路數據采集系統的結合。闡述了控制系統設計和實施，包括功能、設備和基于PC機系統使用

2、得經驗等。2 緒 論研究噴射噪音的問題已有數年， 自從各種噴射噪音產生在震動的機械裝置包括液壓管上,減少噴射噪音得課題便富有挑戰性。噴射噪音的特殊部分，在美國航空暨太空總署火箭研究中心 (LaRC)蘭利噴射噪音實驗室 (JNL) 中進行研究。噪音主要是噴射排氣產生的。流體力學中，發生水柱噪音的現象是狂暴的混頻,超音速的漩渦，電波幅射,通過陡震的狂暴漩渦，當寬頻陡震噪音和共嗚的陡震擺動共鳴時即出現噪音。為了有效對噴射噪聲進行抑制，需要對其進行系統的研究。首先要知道機械裝置是怎么產生噪音的。 對噴射噪聲進行模擬仿真是最經濟有效的方法。一個重要的特征是，現實噴射排氣系統在高溫燃燒的環境下產生噴射噪音

3、，低溫環境下的噴射噪音的減少并不代表在高溫環境下就能抑制噪音。所以需要有一個研究系統能模擬現實的溫度，壓力和空氣狀況。3 數據采集系統什么是數據采集系統 數據采集系統，正如名字所暗示的，是一種用來采集信息成文件或分析一些現象的產品或過程。在最簡單的形式中，技術人員將烤箱的溫度記錄在一張紙上就是數據采集。隨著技術的發展，通過電子設備，這個過程已經得到簡化和變得比較精確、多用途和可靠。設備從簡單的存儲器發展到復雜的電腦系統。數據采集產品像聚焦點一樣為系統服務，和一系列產品一起，諸如傳感器顯示溫度、水流、程度或者過程。數據采集技術在過去30到40年以來已經取得了很大的飛躍。舉例來說,在 40 年以前

4、,在一個著名的學院實驗室中,為追蹤用青銅做的坩堝中的溫度上升情況的裝置是由熱電偶、繼電器、查詢臺、一捆紙和一支鉛筆。今天的大學學生很可能在PC機上自動處理和分析數據，有很多種可供你選擇的方法去采集數據。至于選擇哪一種方法取決于多種因素，包括任務的復雜度、你所需要的速度和精度、你想要的證據資料等等。無論是簡單的還是復雜的，數據采集系統都能夠運行并發揮它的作用。鉛筆和紙用鉛筆和紙的舊方式對于一些情形仍然是可行的，而且它便宜、易獲得、快速和容易開始。而你所需要的就是捕捉到多路數字信息（DMM），然后開始用手記錄數據。不幸的是這種方法容易發生錯誤、采集數據變慢和需要太多的人工分析。此外，它只能單通道采

5、集數據；但是當你使用多通道DMM時，系統將很快變得非常龐大和呆笨拙。精度取決于謄寫器的水平，并且你可能需要自己動手依比例輸入。舉例來說, 如果DMM 沒有配備處理溫度的傳感器,舊需要動手找比例。考慮到這些限制，只有當你需要實行一個快速實驗時，它才是一個可接受的方法。長條圖表記錄儀現代多種版本的長條圖表記錄儀允許你從多個輸入取得數據。他們提供數據的長備紙記錄,因為數據是圖解的格式,他們易于現場采集數據。一旦建立了長條圖表記錄儀，在沒有操作員或計算機的情況下，大多數記錄儀具有足夠的內部智能運行。缺點是缺乏靈活性和相對的精度低，時常限制在百分點。你能很清楚地感覺到與筆只有小的改變。在多通道內較長時間

6、的監控，記錄儀能發揮很好的作用，除此之外，它們的價值得到限制。舉例來說，他們不能夠與另外的裝置輪流作用。其他的顧慮就是筆和紙的維護,紙的供給和數據的存儲,最重要的是紙的濫用和浪費。然而，記錄儀相當容易建立和操作，為數據快速而簡單的分析提供永久的記錄。數字掃描傳多用表一些 benchtop DMMs 提供可選擇的掃描能力。儀器的背面有一個槽孔接收一張在較多輸入時能多重發訊的掃描儀卡片，通常是8到10通道的mux。固有的在儀器的前面嵌板中的受到限制。它的柔韌性也受到限制，因為它不能超過可用通道數。外部的PC機通常處理數據采集和分析。PC機插件卡片PC機插件卡片是單板測量系統，它利用ISA或PCI總

7、線在PC機內擴大插槽。它們時常具有高達每秒1000的閱讀速率。8到16通道是普遍的，采集的數據直接存儲在電腦里，然后進行分析。因為卡片本質上是計算機的一部分,建立測試是容易的。PC機卡也相對的便宜,一部分地，因為他們以來主機PC去提供能源、機械附件和使用界面。數據采集的選擇在缺點上，PC機插件卡片時常只有12字的容量,因此你不能察覺輸入信號的小變化。此外,PC機內的電子環境經常很容易發出噪聲、產生高速率的時鐘和總線噪聲，電子接觸面限制PC機插件卡片的精度。這些插件卡片也測量一定范圍的電壓。為了測量其他輸入信號，如電壓、溫度和阻力，你也許需要一些外部信號監測的器件。其它關心包括復雜的校正和全部的

8、系統成本,尤其如果你需要購買額外信號監測器件或用PC機適應插件卡片。把這些考慮進去，如果你的需要在卡片的能力和限制范圍內變動，PC機插件卡片給數據采集提供吸引人的方法。數據電子自動記錄儀數據電子自動記錄儀是典型的單機儀器，一旦配備它們,就能測量、記錄和顯示數據而不需要操作員或計算機參與。它們能夠處理多信號輸入，有時可達120通道。 精度可與無與倫比的臺式 DMMs 匹敵,由于它在22字、 0.004個百分率的精度范圍內運轉。一些數據電子自動記錄儀有能力按比例測量,檢查結果不受使用者定義的限制,而且輸出為控制作信號。使用數據電子自動記錄儀的一個好處就是他們的內部監測信號。大部分能夠直接地測量若干

9、不同的輸入信號，而不需要額外的信號監測器件。一個通道能夠監測熱電偶、溫阻器（RTD）和電壓。熱電偶為準確的溫度測量提供具有參考價值的補償，是很典型的配備了多路插件卡片。內設智能數據電子自動記錄儀幫助你設定測量周期和具體指定每個通道的參數。一旦你全部設定好，數據電子自動記錄儀就如同無與倫比的裝置運行。它們存儲的數據分布在內存中,能夠容納500000或更多的閱讀量。與PC機連接容易將數據傳送到電腦進行進一步的分析。大多數數據電子自動記錄儀可設計為柔性和簡單的組態和操作, 而且經由電池包裹或其它方法，多數提供遠程位置的操作選項。靠 A/ D 轉換技術,一定的數據電子自動記錄儀閱讀的速率比較低，尤其是

10、跟PC機插件卡片比較。然而，每秒250的閱讀速率比較少見。要牢記正在測量的許多現象本質上是物理的，如溫度、壓力和流量，而且一般有較少的變動。此外，因為數據電子自動記錄儀的監測精度,多量且平均閱讀沒有必要，就像它們經常在PC記插件卡片一樣。 前端數據采集前端數據采集經常做成模塊而且是典型地與PC機或控制器連接。他們被用于自動化的測試中，為其它測試裝備采集數據、控制和循環檢測信號。發送信號測試裝備的零配件。前端運轉的效率是非常高的,能與速度和精度與最好的單機儀器匹敵。前端數據采集在很多模型里都能運行，包括VXI版本,如Agilent E1419A 多功能測量和VXI控制模型，還有專有的卡片升降室。

11、雖然前端器成本已經降低,但是這些系統可能會非常貴,除非你需要提供高的運轉,而查找它們的價格是禁止的。另一方面,它們的確能夠提供相當多的可撓性和測量能力。數據電子自動記錄儀的應用好的、成本低的數據電子自動記錄儀有合適的通道數（20-60通道）和掃描速率相對低但對于多數工程師的普遍應用已足夠。一些關鍵的應用包括:產品特征電子產品的熱靠模切削環境的測試; 環境的監測組成物特征電池測試建筑物和計算機容量監測過程監測，評估和故障修理沒有哪一種數據采集系統能夠適應所有情況。回答下列各問題，可能幫助你決定選哪一種數據采集系統最適合你的實際情況：1    系統跟我的應用

12、匹配嗎?測量方法、精度和噪聲處理是什么?它掃描多快?什么傳感器和支持什么測量功能?為了將來的需要，它是可升級的還是可擴張的?它是便攜式的嗎?它操作起來，是一個無與倫比的儀器嗎?2    它的成本是多少?軟件被包括在內,還是額外之物?它需要以信號數據片為條件嗎?可靠的周期是多少?它有多容易的校正?3    它有多容易使用?規格能被了解嗎?使用者界面如何?為新的應用，再配置有多困難?數據能容易地被轉移到新的應用嗎?支持哪一種應用包?動態的數據采集系統 動態的數據采集系統 (DDAS)的讀寫頻率可達到 100個千赫。JN

13、L （DDAS）以Sun 公司 SPARC10 VME有 30個動態通道的總線計算機為基礎。VME 陣列處理卡和數據采集系統連接起來進行數據分析（主要是快速的進行傅立葉變形)。JNL 有一個28 傳聲器線性排別為記錄浮凸槽噴射聲。4136 1/4" 型Bruel&Kj半徑 (B&K)設備和響應傳聲器和2811型混音器在工作中應用。傳聲器帶寬擴充到大約100個千赫。利用噴嘴模型,動壓力傳感器安裝到噴嘴表面進行內部表面壓力測量。普通的感應器是Kulite的XCE-093半導體產品樣板,3/32" 直徑和一個習慣設計水冷套箱用來保護感應器。B& K 281

14、1 的直接輸出 buered, tered,和ampli由精密過濾器公司生產。這些通用接口總線的通帶提供高頻和低頻對丘狀焊痕達到 102.3個千赫的轉折頻率進行選擇。高頻主要是4010分貝的預先過濾。低頻增益從0.1個分貝的階段 9.9 到 30.0個分貝然后每個傳聲器的信號備分配到三個路徑進入其中兩個信號和A/D轉換器還有電壓比較器進行數據類比數據在記錄在TDR存貯器中，用通用接口總線在GPIB IEEE-488 協議下，用16位的并行總線和主機進行通信。并行總線的傳送效率要達到170K/S，和GPIB的通信要達到30KB/s,另外的一個數據集以一個較低的試樣率被采集。通常由集成電路系統和

15、16位ICS-110VME 卡把頻率限制在62.5個千赫以下。通過32通道的VME卡在25千赫的有限轉折頻率下，傳聲器信號存貯在ICS-110卡上。如圖3.1: 噴射噪音數據采集系統控制ICS-A/D轉換器在VSB總線上對SUN磁盤寫數據框圖（A）動態數據采集系統    （B）RMS-DC SPL計量器/顯示裝置    如圖 3.1A所示是其動態數據系統的一個框圖。DDAS另外重要的部分是一個普通的32個通道的均方根(均方根) 伏特計，并攜帶一個液晶顯示 (LCD) 顯示裝置。 均方根伏特計使用植入的 Z80，它基

16、于一個 12 位A/ D 轉換器用來測量直流電路輸出的多重命令Z80 計算機顯示全部的傳聲器所排列的音量壓力層次(SPL)，在7"x4" LCD 顯示屏上，如圖3.1B所示。DDAS在RMS上讀取電壓信號，在TDR數字化之前，選擇傳感器的增益信號DDAS不僅是系統主計算機,也是核心處理器。靜電噪聲數據采集系統 (SDAS)設計成為記錄緩慢多樣信號的裝置，并且計算在一定時間跨度上的信號平均值。JNL SDAS是Modcomp結構計算機。Modcomp是一個6 U的VME匯流系統，使用雙重的摩托羅拉88 K處理器REAL/IX real-time UNIX操作系統。到美國航空暨

17、太空總署的下屬的 Wyle 實驗室對數據采集系統用在Modcomp上的發展起到了很大的推動作用。它扮演了圖解式，用戶界面 (圖形用戶接口) ，即時圖形顯示裝置, 數據校正的持久性和采樣頻率等重要角色。各點的瞬間獨立采樣和平均值儲存在磁盤上。模擬輸入系統NE公司 620到 600 系列一100 千赫試樣率16位 A/ D 轉換器且能掃瞄達到512個通道。 JNLNE里面有64個通道，7"架座單位。NE-620系列也提供ampli陽離子和lters最低值。力學平衡電池通過NE-620 系列 300個信號進行狀況調節。負載電池有內建的溫度補償的完整結橋。 熱電偶被連接到NE系列600 ,通

18、過 Kaye溫度一樣的叁考板.(UTR)等溫器的終端有一個 100 歐姆白金阻力的測溫器 (RTD) 測量冷接點溫度對復對銅接線的熱偶線變化。 Modcomp 軟件被設計成為校正冷接點溫度和運行熱電偶電壓的多區標志，SDAS另外主要的部分是靜壓力的測量。設定火箭啟動時噴嘴(稱加料裝置)總壓力是關鍵步驟。 噴嘴模型沿著鑄壁有壓力水栓以便內部的速度可被測量。其他的壓力測量使用探針在實際的噴射排氣水柱中放置。JNL使用的電子掃瞄壓力系統 (ESP)和壓力系統（PSI）,這一產品由 16,32,48, 或 64度獨立應變計的感應器模塊所組成。壓力敏感器.(一個模塊的總尺寸是2.5"x1.5" x1.5 ") 有50個千赫采樣速度的16位 A/D 轉換器進行測量之前傳感器發送多重命令到各個模塊中。每個模塊設定一個接口，以便應用到傳感器的編程中。另外這一系統還含有標準工作壓力數據庫。4 系統的集成整個JNL DDAS包含各種不同的儀器和處理器。主計算機本來是一個迪吉多電腦公司Mcro-VAX 計算機，現在已經變成Sun UNIX操作系統。主機通過通用界面總線GPIB (通用接口總線)或RS-232 連載通信。 大部份原始數據采集軟件被編碼在FORTRON.迪吉多電腦公司從DEC到UNIX操作系統轉換主要通過RS-2