許多應用都要求對采集的數(shù)據(jù)進行分析，例如工程師可能需要監(jiān)視恒溫箱的溫度，以驗證PCB在預定指標范圍內(nèi)工作。如果PCB超差，就需要識別超差現(xiàn)象和關(guān)斷電源?；瘜W工程師可能需要監(jiān)視最終產(chǎn)品，如汽油或飲料的流量，當流量達到最小或最大極限時就要調(diào)整流量。在設計驗證中，工程師要通過測量保證最終產(chǎn)品能在不同工作條件下達到預定指標。例如對于電源參數(shù)，測試工程師要在各種負載條件下測量電源的輸出。電源輸出必須在所有負載條件下穩(wěn)定，同時要保持產(chǎn)品機箱內(nèi)的最小溫升。

選擇適宜的測量設備和軟件工具能幫助數(shù)據(jù)的采集和分析，使數(shù)據(jù)更加有用。在本文中我們將考察這些產(chǎn)品特性描述實例，說明如何選擇正確的測量設備和軟件工具，以幫助數(shù)據(jù)采集和分析。

選擇測量設備

在數(shù)據(jù)采集中，許多測量是用傳感器把物理現(xiàn)象變換成電壓、電阻或頻率，然后用適合的測量設備，如數(shù)字萬用表測量電信號。

溫度是數(shù)據(jù)采集中最常測量的物理量，可以利用熱電偶、RTD(電阻溫度探測器)或熱敏電阻傳感器完成溫度測量。熱電偶是由兩種不同金屬構(gòu)成的結(jié)，當結(jié)受熱時，熱電偶就產(chǎn)生一個電壓，它與參考結(jié)的電壓差確定了相關(guān)溫度。RTD 和熱敏電阻都是基于電阻的傳感器。在溫度改變時，傳感器的輸出電阻也隨之改變。傳感器的選擇應基于要進行的測量類型，以及應用對精度和線性度的要求。

幾乎所有的萬用表都可用于測量傳感器產(chǎn)生的電壓或電阻，但并非所有萬用表都能把電壓或電阻變換為物理測量值。例如，如果你用熱電偶測量溫度，就需要使用有自動變換例程的萬用表。通過內(nèi)置變換，原始熱電偶測量結(jié)果就從電壓變?yōu)楸粶y溫度。

除了使用帶自動變換例程的儀器外，下面這些儀器特性可幫助對數(shù)據(jù)的采集和分析：

儀器支持數(shù)學等式，因此不支持的傳感器輸出也能在儀器中直接變換；

在測量超出預期極限值時有硬件報警信號；

儀器前端上有把許多測量點或傳感器接到一臺測量儀器的多路復用器；

儀器提供能幫助數(shù)據(jù)采集和分析的軟件。

采集和分析數(shù)據(jù)的軟件工具

軟件工具能使你更容易地采集和分析數(shù)據(jù)。這些工具一般很容易與儀器連接，并提供無需編程的數(shù)據(jù)采集設置。最常用的數(shù)據(jù)分析工具之一是微軟公司的Excel。絕大多數(shù)PC上都配有Excel，它也得到最廣泛的使用。Excel 是極為強大的電子表應用程序，它允許插入公式，并有許多內(nèi)置的制圖特性。有些廠商提供Excel插件(Plug-in)，以幫助數(shù)據(jù)的設置和采集。這些產(chǎn)品借用微軟的專業(yè)知識，可把所采集的數(shù)據(jù)直接送入該應用程序。然后用微軟的內(nèi)置公式和制圖工具處理和繪制數(shù)據(jù)。圖1給出了在Excel中采集數(shù)據(jù)以及為進行分析繪制圖形。

圖1：Microsoft Excel 中采集的數(shù)據(jù)

有些儀器廠商提供獨立軟件工具，這些工具直接支持儀器，可幫助數(shù)據(jù)的采集和分析。這些產(chǎn)品容易與儀器連接，允許為特定測量配置每一個通道。它也能使用像標定(scaling)和數(shù)學公式這些特性，從而能為了進行數(shù)據(jù)分析很容易地處理數(shù)據(jù)，并能分別繪制經(jīng)過計算的通道測量結(jié)果。

下面的三個步驟說明如何在不同負載條件下評估電源。所捕獲的數(shù)據(jù)是溫度、電壓和數(shù)字測量結(jié)果。在所有負載條件下，電壓輸出必須穩(wěn)定，并要同時保持產(chǎn)品機箱內(nèi)的最小溫升。

第一步：為測量配置通道

在完成儀器連接后，你可建立新的配置，為電源中的不同測量掃描多個通道。首先選擇掃描中包括的通道，給予每一通道自己的名稱，選擇不同的測量功能、量程和分辨率。

在圖2中，通道1001-1005設置為測量電源內(nèi)的不同電壓輸出，通道1006-1010配置為測量電源機箱內(nèi)不同位置的溫升。由于該儀器有熱電偶的自動變換例程，因此不需要另外的變換。通道2001-2002用于讀取電源狀態(tài)。

圖2：為測量配置通道

其它支持的測量包括各通道上的AC/DC電壓、2線和4線電阻、頻率、周期和AC/DC電流。

用圖中Res欄規(guī)定DC電壓測量的分辨率和以攝氏度、華氏度或絕對溫度為單位的溫度測量標度。標度函數(shù)Mx + B 用于對各通道讀數(shù)施加增益和偏置。其中：

M=增益

x = 倍乘系數(shù)

B= 偏置

標度讀數(shù) = (增益×測量結(jié)果)＋偏置

這可用于定制的線性變換，對于校準損耗、增益或偏置是非常有用的。

要為每一通道設置報警。把各測量結(jié)果與報警限值比較，如果超出測量范圍，對測試結(jié)果進行標記。通道1001-1005具有用于電壓穩(wěn)定性的低?高報警設置。因此如果電壓輸出低于9.9DCV或高于10.1DCV，硬件報警 1 就被觸發(fā)。你在這里捕獲超出限制值的電壓測量點，如有必要，你也可以設置報警以關(guān)閉另一開關(guān)，切斷電源。

通道1006-1010報警設置為控制機箱溫度。如果機箱內(nèi)溫度過高 ，硬件報警2被觸發(fā)，閉合開關(guān)以提高變速風扇的轉(zhuǎn)速。當溫度降到低于下限值時，報警3被觸發(fā)，把變速風扇再次調(diào)整到低速。

可為分析的目的增加計算通道。計算通道支持基本數(shù)學運算、功率方程和應力方程：

數(shù)學運算：加、減、乘、除、平方、平方根。

功率方程：dBM、dBV

應力方程：全橋(撓度)、半橋(撓度)、四分之一橋

第二步：配置掃描

具有掃描配置的靈活性始終是一件好事情。該軟件包上有幾種選擇：你可立即開始掃描，在觸發(fā)時開始掃描，或指定開始掃描的日期和時間，你也能確定何時完成掃描。你可以在數(shù)日內(nèi)，甚至數(shù)周內(nèi)運行掃描，以保證產(chǎn)品的可靠性。

該掃描可以在24 小時的周期內(nèi)運行，因此能在長的時間周期內(nèi)評估數(shù)據(jù)。

第三步：采集數(shù)據(jù)，為顯示和分析制圖

一旦掃描開始，你就有幾種如何顯示數(shù)據(jù)的選擇。你可實時地一邊采集一邊監(jiān)視數(shù)據(jù)，也可等到采集完全部數(shù)據(jù)后，再把它輸出到另一種分析工具。

圖3：數(shù)據(jù)制圖

圖3中有兩幅不同的顯示圖形，你能在一幅圖上看到電壓測量結(jié)果，在另一幅圖上看到溫度測量結(jié)果。注意被測溫度如何直接用工程單位顯示。為便于辨別，不同通道用不同的顏色顯示。圖形數(shù)據(jù)使你更容易分析數(shù)據(jù)，你能從圖上識別異?，F(xiàn)象，進行通道比較和看到變化趨勢。該工具支持具有統(tǒng)計和附加顯示選項的帶狀圖和柱狀圖，包括數(shù)據(jù)標記和報警指示，以及在單通道的AVG、MIN和MAX結(jié)果。

本文總結(jié)

綜上所述，光是采集數(shù)據(jù)往往是不夠的，使用正確的測量硬件和軟件工具能使工作更容易，也使數(shù)據(jù)更有意義。所使用的儀器應包括的特性有自動變換例程、數(shù)學運算功能、報警和多通道輸入。提供軟件工具的儀器也使數(shù)據(jù)采集分析的設置和執(zhí)行更加容易，軟件工具能幫助你配置測量設備，捕獲用于分析和顯示的數(shù)據(jù)。