您能否避免使用 PC 進行維護和故障排除測量編程？這樣，PC是否可以承擔獨立替代方案的測量優雅和簡單性，同時保持基于PC的記錄所承諾的優勢？當您考慮預先編程、隨時可以運行的軟件包時，這兩個問題的答案都是“是”。該包應該做什么以及它應該如何工作是本文的重點。

表 1是在下一個任務中立即使用 PC 所需的軟件功能清單。您可以將其視為購物清單，并在比較來自多個供應商的替代方案時自信地應用它，因為它已經發展并經過了像您這樣的用戶在像您這樣的危急情況下經過了多年的時間測試。從數據采集功能開始，我們將查看每個項目，并檢查其對任何給定應用的重要性。

模式特征評論

數據采集實時顯示寬頻率范圍，可觸發，多通道，永不落后，支持時間壓縮

采樣率寬范圍，智能過采樣支持，每通道采樣速率不同

觸發式存儲通過預選和后選擇觸發波形，觸發和流，手動

事件標記、時間和日期戳同步和異步啟用標記，帶或不帶注釋，時間和日期戳所有標記和獲取的數據

回放 和 回顧多任務同時查看當前和歷史信息

速度波形圖形必須快于您的解釋能力

波形壓縮加快較長文件的波形解釋

快速查看分析量化圖形波形信息

出口將波形數據和圖形帶入您喜愛的應用程序，以便進一步研究和演示

常規點擊式用戶界面所有數據采集和分析功能都應易于訪問，允許即時數據采集、回放和分析

表 1- 這些是您在選擇交鑰匙數據采集和分析產品時應注意的關鍵功能。有關每個方法的詳細討論，請參閱文本。

實時顯示

絕對沒有儀表功能比實時顯示更重要。它是您所有程序的焦點，它定義了您在尋求解決方案時將應用的測量事件順序。因此，令人驚訝的是，許多基于PC的解決方案將其視為事后的想法。確保您正在考慮的產品的顯示具有以下非常重要的屬性：

它必須在很寬的頻率范圍內運行，因為維護和故障排除活動通常帶有不可預測性。

它必須提供觸發功能，以便以穩定的方式顯示定期事件。

它必須根據需要支持多個通道。

無一例外，即使在最高采樣頻率和數據存儲處于活動狀態時，它也絕不能落后（即失去其實時屬性）。這在調整需要準確和即時視覺反饋的應用中絕對至關重要。

它必須提供時間壓縮的能力。此功能允許對高頻和低頻信號進行長期趨勢分析。

如果您成功使用傳統樂器，它可能具有上述所有功能。當您將PC應用于測量任務時，您應該期望更少。

采樣率（頻率響應）

采樣率的主題表面上可能看起來平凡而直接。每個人都知道，您選擇的范圍與需要測量的頻率一致。但是，您應該尋找兩個高級功能，以增強您在各種情況下的測量靈活性：每通道的可選采樣率和智能過采樣。

在同時測量高頻和低頻信號的情況下，為每個通道選擇不同采樣率的能力非常方便。沒有它，您將不得不以有時高得離譜的速率對低頻信號進行采樣，這些信號在錄制時只會消耗大量磁盤空間。

智能過采樣（IOS）可以在需要以低速率從高頻波形中提取信息的情況下帶來可觀的回報。這聽起來很矛盾，所以我將用一個例子來解釋。我們的一位客戶懷疑 400Hz 航空電源的輸出間歇性下降和浪涌（見圖 1）。該事件在24小時內發生過一兩次，他的計劃是至少一整天連續記錄其輸出。鑒于測試的長期記錄性質，使用他的示波器是不可能的。他本可以購買一個均方根放大器與他的舊圖表記錄器一起使用，但隨后他必須對許多英尺的圖表紙進行分類，以確定他是否有故障，并通過計算網格劃分來及時估計其發生。相反，他使用了我們支持IOS的數據采集系統之一。他設置了一個通道，以每秒10，000個樣本的速度采樣，并指示軟件每秒請求一次信息。對于軟件請求的每個樣本，硬件都獲得了10，000個。沒有 IOS 的系統僅報告第 10，000個值，而忽略前面的 9，999。但 IOS 允許您通過報告樣本的平均值、最小值或最大值來對所有 10，000 個樣本進行分組。我們的客戶選擇了最大報告模式，結果是每秒一個樣本的趨勢圖，精確定義了400 Hz功率波形的峰值偏移。

圖 1— 背景中表示以每秒 10，000 個樣本采集的 400 Hz 航空電源的輸出。前景是使用智能過采樣（IOS）在1 Hz下采集的相同輸出。IOS屏幕的趨勢圖與400 Hz波形的峰值完全匹配，但采樣率為萬分之一。

觸發的存儲模式

補充任何類型的波形記錄系統的絕對必要條件是具有觸發前和觸發后功能的良好觸發算法。此功能允許您控制獲取哪些數據以及何時獲取。它對于間歇性故障排除非常寶貴，觸發前和觸發后功能明確定義了因果關系。選擇具有大型觸發緩沖液的系統（大約 8，000 個樣本）。

另一種稱為觸發器和流的觸發模式在觸發后需要獲取大量數據時非常有用。觸發器和流允許您在觸發后將數據流式傳輸到磁盤，而不是讓觸發器緩沖區大小限制您。例如，我們在荷蘭有一個客戶，他開發用于發電的風力渦輪機。風速超過移動渦輪機所需的閾值可能需要幾天時間。當它發生時，我們的系統將被觸發并以高采樣率保持活動存儲狀態 30 分鐘，以便工程師可以監控和記錄啟動瞬態和其他事件。

撇開奇特的觸發模式不談，在許多應用中，按下按鈕停止和啟動數據記錄的簡單性是無可替代的。從考慮中剔除任何不允許您在產品的整個采樣率范圍內連續將數據流式傳輸到磁盤的系統。您會發現許多沒有達到成績的軟件包。但是磁盤流是大多數錄制情況的面包和黃油。您負擔不起在完成測量之前耗盡氣體的系統。

事件標記、注釋和蓋章

能夠記錄測試的書面日記并將其與時間和日期信息一起成為數據記錄的一部分，這不是很好嗎？大多數人會同意，但在您需要它們之前，您很少考慮這些功能。

事件標記是有意放置在文件中的標記，表示興趣點。它可以同步啟用，例如在觸發發生時，也可以通過手動鍵盤命令異步啟用。在許多情況下，它們可能會被評論，以允許您準確描述當時發生的事情，以便您可以更好地解釋明天或一年后的結果。一個記錄的測試可以包含數百或數千個事件標記，每個標記都有自己獨特的注釋以及激活日期和時間。它們共同構成了您在測試期間所做的事情、原因和時間的書面說明。

盡管這些數據采集功能很重要，但它們僅占解決方案的一半。同樣重要的是，無論是在現場還是在場外，審查獲取的數據以進行解釋和解決問題的方法。因此，波形回放和查看軟件是任何數據采集程序的必要補充。像許多人一樣，將其視為事后的想法，您將面臨過度和不必要的挫敗感，從而導致對任何基于PC的產品的氣餒和缺乏信心。原因是大多數數據采集應用程序都會生成大量數據，足以使大多數傳統分析軟件（如Microsoft Excel）過載，而Microsoft Excel幾乎總是沒有經驗的用戶的首選。附加一些數字，Excel 在大約 64，000 個樣本時進入過載狀態，這基本上使您無法在中高速采樣率情況下進行任何方便的波形審查方法。

如果數據采集軟件支持磁盤流，則根據定義，您將創建大型數據文件。因此，播放軟件必須能夠處理任何大小的基于磁盤的文件，當您查看任何隨機點前后的數據時，可以輕松地將數據從磁盤向前或向后流式傳輸到顯示器。

除了基本的波形查看功能外，您還應該尋找其他功能，以增強您解釋記錄數據的能力：

多任務

您可能沒有想過，但圖表記錄器提供了極其優雅的多任務處理能力。當紙張在機器中移動時，您可以查看實時時間點并立即確定測量的當前狀態。或者，您可以向下掃描紙張以確定幾分鐘或幾小時前發生的事情。

任何可行的基于 PC 的解決方案都必須保持這種即時訪問當前或歷史信息的能力。最佳方法允許多任務處理，其中將數據寫入文件的數據采集任務允許播放任務同時訪問同一文件。通過這種方式，屏幕上有兩個窗口可用。一個允許您訪問以前獲取的數據，另一個讓您了解實時活動。此功能在長期測試中特別有價值。沒有它，您將不得不等待測量結束，然后才能評估結果并做出決策。

速度

世界上的所有功能都無法補償緩慢的波形圖形。您通常會獲取大型數據文件，并且迫切需要快速有效地查看它們。不要滿足于波形圖形比您解釋它們的能力慢的任何解決方案。

波形壓縮

我們有一個客戶連續記錄烤箱兩周的數據，以表征其極端溫度和偏移。目標是將溫度變化與產品質量變化相關聯。由于采集速率為每秒一次，并且她使用的是水平分辨率為 800 像素的顯示器，因此她在播放過程中可以查看的最大時間跨度為 800 秒，或不到 14 分鐘。一次觀看總共超過 20，000 分鐘的記錄中的 14 分鐘就像試圖通過吸管觀看棒球比賽一樣。真的很容易錯過大局。

波形壓縮（見圖2）解決了這個問題，它允許您通過使用壓縮算法在屏幕上壓縮更多數據，確保保留快速的瞬態偏移。有了它，我們的客戶能夠將整個兩周的錄音壓縮到一個屏幕上，以便鳥瞰整個記錄。

圖 2— 背景面板表示 20，000 分鐘（兩周）烤箱溫度記錄中的大約 14 分鐘顯示。中間面板顯示了相同的兩周記錄壓縮到一個屏幕寬度中，以顯示明顯的溫度變化。前景是對為期兩周的記錄（超過 120 萬個樣本）的統計評估，以量化平均、最高和最低溫度，以及許多其他量詞。

快速查看分析

查看圖形趨勢很有價值，但在某些時候通常需要量化結果。這就是快速查看分析的用武之地。有了它，您可以選擇波形數據的任何范圍（壓縮或不壓縮），并讓計算機報告許多統計度量，例如最小值、最大值、平均值、中位數等等（見圖 2）。其他方便的快速查看分析形式是 X-Y 繪圖和頻域分析，如 FFT 和 DFT。

數據和圖形導出

即使您可以使用快速查看分析，您也可能希望將所有或任何部分波形數據或圖形導出到另一個包以進行進一步分析或演示。確保您考慮的包可以以與您喜歡的分析軟件兼容的格式導出數據（Microsoft Excel 可能是最受歡迎的）。將波形圖形從文字處理器直接粘貼到報告中的能力為充分利用基于 PC 的數據提供了另一個渠道。

結論

重要的是要強調，我討論過的所有功能（以及許多我沒有討論過的功能）都是在典型的即用型軟件包中只需單擊鼠標即可。從打開應用程序的那一刻起，它就開始獲取和顯示數據。您唯一的任務是通過從下拉菜單訪問對話框來配置特定的測量協議。本著Windows通用用戶界面的精神，如果可以使用文字處理器，則可以獲取數據。

此外，您編程或使用預編程方法的決定不一定是相互排斥的。在許多應用程序中，像Visual BASIC這樣的編程語言或像HP VEE這樣的對象語言更合適。例如，任何重復的應用，其中測量是特定的和明確定義的。即使是定義較少的應用程序也是假設您有時間編寫和調試程序的候選應用程序。然而，至少同樣常見的是測量要求未知且時間至關重要的應用。特別是在我們討論過的維護和故障排除應用程序中，您會發現它們。您還可以在設計認證、質量、過程監控和各種其他情況下找到它們。這是預編程解決方案的域。

學習識別需要編程方法的應用程序與不需要編程方法的應用程序之間的區別，將使您能夠以更高效的方式應用基于 PC 的檢測。您將減少對笨重的傳統儀器的依賴，并且花費更少的時間進行編程。在這個過程中，您將更接近基于 PC 的儀器的理想。這不僅僅是為了勇敢和勇敢的人。它適用于任何想要更好的工具來進行測量和解決問題的人 - 無論他們是否可以編程。

審核編輯：郭婷