即用型基于PC的数据采集软件

您可以从基于PC的数据采集中取出编程，并且仍然享受计算机技术提供的所有优势。只需确保您选择的即用型基于 PC 的数据采集软件具有您需要的功能即可。

关于个人计算机、数据采集和编程，有一个常见的误解。似乎大多数基于PC的数据采集仪器的当前和未来用户都认为这三者是一组的 - 在使用PC和数据采集产品进行任何实际测量之前，您必须编写一个程序。不相信我？想象一下，在每月最后一天下班前五个小时，生产线崩溃了。生产控制正在对维护大喊大叫。维护是对制造商大喊大叫。在这种混乱中，你的老板对你说了两个字：“修复它。在这种压力下，你拿什么仪器？像示波器或图表记录仪这样的独立盒子，或者您的 PC 和您最喜欢的数据采集解决方案？面对现实。您每次都会选择独立盒子。您是“拥有PC，必须编程”文化的受害者，这种文化将基于PC的数据采集降级为五警报紧急情况下的二等状态。但是，如果您是维护技术人员或故障排除人员，那么您的大多数“项目”都是五警报紧急情况，并且您花费大量时间使用旧仪器。因此，在速度和灵活性决定成功与失败之间差异的最关键情况下，您无法从基于 PC 的仪器中受益。

当热量打开时，您为什么不选择基于 PC 的替代品？原因在于独立乐器的优雅：它没有陡峭的学习曲线，因为它不需要编程。它只是进行测量。另一个原因是，如果你说你会做对，你可以想象你的老板的反应，但编写和调试程序需要几个小时。再说一次，你会写什么程序？您是否有需要触发的间歇性问题，或者您是否必须连续录制？您需要采集多少个通道，采样率是多少？在故障未知的故障排除情况下，潜在的测量协议列表几乎是无穷无尽的。如果您认为测量需要您编写的程序，那么您每次都会明智地将PC抛弃，转而使用独立仪器。

但是，您能否避免使用 PC 进行维护和故障排除测量编程？这样，PC是否可以承担独立替代方案的测量优雅和简单性，同时保持基于PC的记录所承诺的优势？当您考虑预先编程、随时可以运行的软件包时，这两个问题的答案都是“是”。该包应该做什么以及它应该如何工作是本文的重点。

表 1是在下一个任务中立即使用 PC 所需的软件功能清单。您可以将其视为购物清单，并在比较来自多个供应商的替代方案时自信地应用它，因为它已经发展并经过了像您这样的用户在像您这样的危急情况下经过了多年的时间测试。从数据采集功能开始，我们将查看每个项目，并检查其对任何给定应用的重要性。

模式	特征	评论
数据采集	实时显示	宽频率范围，可触发，多通道，永不落后，支持时间压缩
采样率	宽范围，智能过采样支持，每通道采样速率不同
触发式存储	通过预选和后选择触发波形，触发和流，手动
事件标记、时间和日期戳	同步和异步启用标记，带或不带注释，时间和日期戳所有标记和获取的数据
回放 和 回顾	多任务	同时查看当前和历史信息
速度	波形图形必须快于您的解释能力
波形压缩	加快较长文件的波形解释
快速查看分析	量化图形波形信息
出口	将波形数据和图形带入您喜爱的应用程序，以便进一步研究和演示
常规	点击式用户界面	所有数据采集和分析功能都应易于访问，允许即时数据采集、回放和分析

表 1- 这些是您在选择交钥匙数据采集和分析产品时应注意的关键功能。

实时显示

绝对没有仪表功能比实时显示更重要。它是您所有程序的焦点，它定义了您在寻求解决方案时将应用的测量事件顺序。因此，令人惊讶的是，许多基于PC的解决方案将其视为事后的想法。确保您正在考虑的产品的显示具有以下非常重要的属性：

它必须在很宽的频率范围内运行，因为维护和故障排除活动通常带有不可预测性。

它必须提供触发功能，以便以稳定的方式显示定期事件。

它必须根据需要支持多个通道。

无一例外，即使在最高采样频率和数据存储处于活动状态时，它也绝不能落后（即失去其实时属性）。这在调整需要准确和即时视觉反馈的应用中绝对至关重要。

它必须提供时间压缩的能力。此功能允许对高频和低频信号进行长期趋势分析。

如果您成功使用传统乐器，它可能具有上述所有功能。当您将PC应用于测量任务时，您应该期望更少。

采样率（频率响应）

采样率的主题表面上可能看起来平凡而直接。每个人都知道，您选择的范围与需要测量的频率一致。但是，您应该寻找两个高级功能，以增强您在各种情况下的测量灵活性：每通道的可选采样率和智能过采样。

在同时测量高频和低频信号的情况下，为每个通道选择不同采样率的能力非常方便。没有它，您将不得不以有时高得离谱的速率对低频信号进行采样，这些信号在录制时只会消耗大量磁盘空间。

智能过采样（IOS）可以在需要以低速率从高频波形中提取信息的情况下带来可观的回报。这听起来很矛盾，所以我将用一个例子来解释。我们的一位客户怀疑 400Hz 航空电源的输出间歇性下降和浪涌（见图 1）。该事件在24小时内发生过一两次，他的计划是至少一整天连续记录其输出。鉴于测试的长期记录性质，使用他的示波器是不可能的。他本可以购买一个均方根放大器与他的旧图表记录器一起使用，但随后他必须对许多英尺的图表纸进行分类，以确定他是否有故障，并通过计算网格划分来及时估计其发生。相反，他使用了我们支持IOS的数据采集系统之一。他设置了一个通道，以每秒10，000个样本的速度采样，并指示软件每秒请求一次信息。对于软件请求的每个样本，硬件都获得了10，000个。没有 IOS 的系统仅报告第 10，000个值，而忽略前面的 9，999。但 IOS 允许您通过报告样本的平均值、最小值或最大值来对所有 10，000 个样本进行分组。我们的客户选择了最大报告模式，结果是每秒一个样本的趋势图，精确定义了400 Hz功率波形的峰值偏移。

图 1— 背景中表示以每秒 10，000 个样本采集的 400 Hz 航空电源的输出。前景是使用智能过采样（IOS）在1 Hz下采集的相同输出。IOS屏幕的趋势图与400 Hz波形的峰值完全匹配，但采样率为万分之一。

触发的存储模式

补充任何类型的波形记录系统的绝对必要条件是具有触发前和触发后功能的良好触发算法。此功能允许您控制获取哪些数据以及何时获取。它对于间歇性故障排除非常宝贵，触发前和触发后功能明确定义了因果关系。选择具有大型触发缓冲液的系统（大约 8，000 个样本）。

另一种称为触发器和流的触发模式在触发后需要获取大量数据时非常有用。触发器和流允许您在触发后将数据流式传输到磁盘，而不是让触发器缓冲区大小限制您。例如，我们在荷兰有一个客户，他开发用于发电的风力涡轮机。风速超过移动涡轮机所需的阈值可能需要几天时间。当它发生时，我们的系统将被触发并以高采样率保持活动存储状态 30 分钟，以便工程师可以监控和记录启动瞬态和其他事件。

撇开奇特的触发模式不谈，在许多应用中，按下按钮停止和启动数据记录的简单性是无可替代的。从考虑中剔除任何不允许您在产品的整个采样率范围内连续将数据流式传输到磁盘的系统。您会发现许多没有达到成绩的软件包。但是磁盘流是大多数录制情况的面包和黄油。您负担不起在完成测量之前耗尽气体的系统。

事件标记、注释和盖章

能够记录测试的书面日记并将其与时间和日期信息一起成为数据记录的一部分，这不是很好吗？大多数人会同意，但在您需要它们之前，您很少考虑这些功能。

事件标记是有意放置在文件中的标记，表示兴趣点。它可以同步启用，例如在触发发生时，也可以通过手动键盘命令异步启用。在许多情况下，它们可能会被评论，以允许您准确描述当时发生的事情，以便您可以更好地解释明天或一年后的结果。一个记录的测试可以包含数百或数千个事件标记，每个标记都有自己独特的注释以及激活日期和时间。它们共同构成了您在测试期间所做的事情、原因和时间的书面说明。

尽管这些数据采集功能很重要，但它们仅占解决方案的一半。同样重要的是，无论是在现场还是在场外，审查获取的数据以进行解释和解决问题的方法。因此，波形回放和查看软件是任何数据采集程序的必要补充。像许多人一样，将其视为事后的想法，您将面临过度和不必要的挫败感，从而导致对任何基于PC的产品的气馁和缺乏信心。原因是大多数数据采集应用程序都会生成大量数据，足以使大多数传统分析软件（如Microsoft Excel）过载，而Microsoft Excel几乎总是没有经验的用户的首选。附加一些数字，Excel 在大约 64，000 个样本时进入过载状态，这基本上使您无法在中高速采样率情况下进行任何方便的波形审查方法。

如果数据采集软件支持磁盘流，则根据定义，您将创建大型数据文件。因此，播放软件必须能够处理任何大小的基于磁盘的文件，当您查看任何随机点前后的数据时，可以轻松地将数据从磁盘向前或向后流式传输到显示器。

除了基本的波形查看功能外，您还应该寻找其他功能，以增强您解释记录数据的能力：

多任务

您可能没有想过，但图表记录器提供了极其优雅的多任务处理能力。当纸张在机器中移动时，您可以查看实时时间点并立即确定测量的当前状态。或者，您可以向下扫描纸张以确定几分钟或几小时前发生的事情。

任何可行的基于 PC 的解决方案都必须保持这种即时访问当前或历史信息的能力。最佳方法允许多任务处理，其中将数据写入文件的数据采集任务允许播放任务同时访问同一文件。通过这种方式，屏幕上有两个窗口可用。一个允许您访问以前获取的数据，另一个让您了解实时活动。此功能在长期测试中特别有价值。没有它，您将不得不等待测量结束，然后才能评估结果并做出决策。

速度

世界上的所有功能都无法补偿缓慢的波形图形。您通常会获取大型数据文件，并且迫切需要快速有效地查看它们。不要满足于波形图形比您解释它们的能力慢的任何解决方案。

波形压缩

我们有一个客户连续记录烤箱两周的数据，以表征其极端温度和偏移。目标是将温度变化与产品质量变化相关联。由于采集速率为每秒一次，并且她使用的是水平分辨率为 800 像素的显示器，因此她在播放过程中可以查看的最大时间跨度为 800 秒，或不到 14 分钟。一次观看总共超过 20，000 分钟的记录中的 14 分钟就像试图通过吸管观看棒球比赛一样。真的很容易错过大局。

波形压缩（见图2）解决了这个问题，它允许您通过使用压缩算法在屏幕上压缩更多数据，确保保留快速的瞬态偏移。有了它，我们的客户能够将整个两周的录音压缩到一个屏幕上，以便鸟瞰整个记录。

图 2— 背景面板表示 20，000 分钟（两周）烤箱温度记录中的大约 14 分钟显示。中间面板显示了相同的两周记录压缩到一个屏幕宽度中，以显示明显的温度变化。前景是对为期两周的记录（超过 120 万个样本）的统计评估，以量化平均、最高和最低温度，以及许多其他量词。

快速查看分析

查看图形趋势很有价值，但在某些时候通常需要量化结果。这就是快速查看分析的用武之地。有了它，您可以选择波形数据的任何范围（压缩或不压缩），并让计算机报告许多统计度量，例如最小值、最大值、平均值、中位数等等（见图 2）。其他方便的快速查看分析形式是 X-Y 绘图和频域分析，如 FFT 和 DFT。

数据和图形导出

即使您可以使用快速查看分析，您也可能希望将所有或任何部分波形数据或图形导出到另一个包以进行进一步分析或演示。确保您考虑的包可以以与您喜欢的分析软件兼容的格式导出数据（Microsoft Excel 可能是最受欢迎的）。将波形图形从文字处理器直接粘贴到报告中的能力为充分利用基于 PC 的数据提供了另一个渠道。

结论

重要的是要强调，我讨论过的所有功能（以及许多我没有讨论过的功能）都是在典型的即用型软件包中只需单击鼠标即可。从打开应用程序的那一刻起，它就开始获取和显示数据。您唯一的任务是通过从下拉菜单访问对话框来配置特定的测量协议。本着Windows通用用户界面的精神，如果可以使用文字处理器，则可以获取数据。

此外，您编程或使用预编程方法的决定不一定是相互排斥的。在许多应用程序中，像Visual BASIC这样的编程语言或像HP VEE这样的对象语言更合适。例如，任何重复的应用，其中测量是特定的和明确定义的。即使是定义较少的应用程序也是假设您有时间编写和调试程序的候选应用程序。然而，至少同样常见的是测量要求未知且时间至关重要的应用。特别是在我们讨论过的维护和故障排除应用程序中，您会发现它们。您还可以在设计认证、质量、过程监控和各种其他情况下找到它们。这是预编程解决方案的域。

学习识别需要编程方法的应用程序与不需要编程方法的应用程序之间的区别，将使您能够以更高效的方式应用基于 PC 的检测。您将减少对笨重的传统仪器的依赖，并且花费更少的时间进行编程。在这个过程中，您将更接近基于 PC 的仪器的理想。这不仅仅是为了勇敢和勇敢的人。它适用于任何想要更好的工具来进行测量和解决问题的人 - 无论他们是否可以编程。