您能否避免使用 PC 進(jìn)行維護(hù)和故障排除測(cè)量編程？這樣，PC是否可以承擔(dān)獨(dú)立替代方案的測(cè)量?jī)?yōu)雅和簡(jiǎn)單性，同時(shí)保持基于PC的記錄所承諾的優(yōu)勢(shì)？當(dāng)您考慮預(yù)先編程、隨時(shí)可以運(yùn)行的軟件包時(shí)，這兩個(gè)問題的答案都是“是”。該包應(yīng)該做什么以及它應(yīng)該如何工作是本文的重點(diǎn)。

表 1是在下一個(gè)任務(wù)中立即使用 PC 所需的軟件功能清單。您可以將其視為購(gòu)物清單，并在比較來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的替代方案時(shí)自信地應(yīng)用它，因?yàn)樗呀?jīng)發(fā)展并經(jīng)過了像您這樣的用戶在像您這樣的危急情況下經(jīng)過了多年的時(shí)間測(cè)試。從數(shù)據(jù)采集功能開始，我們將查看每個(gè)項(xiàng)目，并檢查其對(duì)任何給定應(yīng)用的重要性。

模式特征評(píng)論

數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)顯示寬頻率范圍，可觸發(fā)，多通道，永不落后，支持時(shí)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(fā)式存儲(chǔ)通過預(yù)選和后選擇觸發(fā)波形，觸發(fā)和流，手動(dòng)

事件標(biāo)記、時(shí)間和日期戳同步和異步啟用標(biāo)記，帶或不帶注釋，時(shí)間和日期戳所有標(biāo)記和獲取的數(shù)據(jù)

回放 和 回顧多任務(wù)同時(shí)查看當(dāng)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(zhǎng)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(shù)據(jù)和圖形帶入您喜愛的應(yīng)用程序，以便進(jìn)一步研究和演示

常規(guī)點(diǎn)擊式用戶界面所有數(shù)據(jù)采集和分析功能都應(yīng)易于訪問，允許即時(shí)數(shù)據(jù)采集、回放和分析

表 1- 這些是您在選擇交鑰匙數(shù)據(jù)采集和分析產(chǎn)品時(shí)應(yīng)注意的關(guān)鍵功能。有關(guān)每個(gè)方法的詳細(xì)討論，請(qǐng)參閱文本。

實(shí)時(shí)顯示

絕對(duì)沒有儀表功能比實(shí)時(shí)顯示更重要。它是您所有程序的焦點(diǎn)，它定義了您在尋求解決方案時(shí)將應(yīng)用的測(cè)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(chǎn)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(nèi)運(yùn)行，因?yàn)榫S護(hù)和故障排除活動(dòng)通常帶有不可預(yù)測(cè)性。

它必須提供觸發(fā)功能，以便以穩(wěn)定的方式顯示定期事件。

它必須根據(jù)需要支持多個(gè)通道。

無(wú)一例外，即使在最高采樣頻率和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，它也絕不能落后（即失去其實(shí)時(shí)屬性）。這在調(diào)整需要準(zhǔn)確和即時(shí)視覺反饋的應(yīng)用中絕對(duì)至關(guān)重要。

它必須提供時(shí)間壓縮的能力。此功能允許對(duì)高頻和低頻信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)期趨勢(shì)分析。

如果您成功使用傳統(tǒng)樂器，它可能具有上述所有功能。當(dāng)您將PC應(yīng)用于測(cè)量任務(wù)時(shí)，您應(yīng)該期望更少。

采樣率（頻率響應(yīng)）

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

在同時(shí)測(cè)量高頻和低頻信號(hào)的情況下，為每個(gè)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(shí)高得離譜的速率對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行采樣，這些信號(hào)在錄制時(shí)只會(huì)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(lái)可觀的回報(bào)。這聽起來(lái)很矛盾，所以我將用一個(gè)例子來(lái)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(shí)內(nèi)發(fā)生過一兩次，他的計(jì)劃是至少一整天連續(xù)記錄其輸出。鑒于測(cè)試的長(zhǎng)期記錄性質(zhì)，使用他的示波器是不可能的。他本可以購(gòu)買一個(gè)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(duì)許多英尺的圖表紙進(jìn)行分類，以確定他是否有故障，并通過計(jì)算網(wǎng)格劃分來(lái)及時(shí)估計(jì)其發(fā)生。相反，他使用了我們支持IOS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之一。他設(shè)置了一個(gè)通道，以每秒10，000個(gè)樣本的速度采樣，并指示軟件每秒請(qǐng)求一次信息。對(duì)于軟件請(qǐng)求的每個(gè)樣本，硬件都獲得了10，000個(gè)。沒有 IOS 的系統(tǒng)僅報(bào)告第 10，000個(gè)值，而忽略前面的 9，999。但 IOS 允許您通過報(bào)告樣本的平均值、最小值或最大值來(lái)對(duì)所有 10，000 個(gè)樣本進(jìn)行分組。我們的客戶選擇了最大報(bào)告模式，結(jié)果是每秒一個(gè)樣本的趨勢(shì)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(gè)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(shì)圖與400 Hz波形的峰值完全匹配，但采樣率為萬(wàn)分之一。

觸發(fā)的存儲(chǔ)模式

補(bǔ)充任何類型的波形記錄系統(tǒng)的絕對(duì)必要條件是具有觸發(fā)前和觸發(fā)后功能的良好觸發(fā)算法。此功能允許您控制獲取哪些數(shù)據(jù)以及何時(shí)獲取。它對(duì)于間歇性故障排除非常寶貴，觸發(fā)前和觸發(fā)后功能明確定義了因果關(guān)系。選擇具有大型觸發(fā)緩沖液的系統(tǒng)（大約 8，000 個(gè)樣本）。

另一種稱為觸發(fā)器和流的觸發(fā)模式在觸發(fā)后需要獲取大量數(shù)據(jù)時(shí)非常有用。觸發(fā)器和流允許您在觸發(fā)后將數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)酱疟P，而不是讓觸發(fā)器緩沖區(qū)大小限制您。例如，我們?cè)诤商m有一個(gè)客戶，他開發(fā)用于發(fā)電的風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng)速超過移動(dòng)渦輪機(jī)所需的閾值可能需要幾天時(shí)間。當(dāng)它發(fā)生時(shí)，我們的系統(tǒng)將被觸發(fā)并以高采樣率保持活動(dòng)存儲(chǔ)狀態(tài) 30 分鐘，以便工程師可以監(jiān)控和記錄啟動(dòng)瞬態(tài)和其他事件。

撇開奇特的觸發(fā)模式不談，在許多應(yīng)用中，按下按鈕停止和啟動(dòng)數(shù)據(jù)記錄的簡(jiǎn)單性是無(wú)可替代的。從考慮中剔除任何不允許您在產(chǎn)品的整個(gè)采樣率范圍內(nèi)連續(xù)將數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)酱疟P的系統(tǒng)。您會(huì)發(fā)現(xiàn)許多沒有達(dá)到成績(jī)的軟件包。但是磁盤流是大多數(shù)錄制情況的面包和黃油。您負(fù)擔(dān)不起在完成測(cè)量之前耗盡氣體的系統(tǒng)。

事件標(biāo)記、注釋和蓋章

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

事件標(biāo)記是有意放置在文件中的標(biāo)記，表示興趣點(diǎn)。它可以同步啟用，例如在觸發(fā)發(fā)生時(shí)，也可以通過手動(dòng)鍵盤命令異步啟用。在許多情況下，它們可能會(huì)被評(píng)論，以允許您準(zhǔn)確描述當(dāng)時(shí)發(fā)生的事情，以便您可以更好地解釋明天或一年后的結(jié)果。一個(gè)記錄的測(cè)試可以包含數(shù)百或數(shù)千個(gè)事件標(biāo)記，每個(gè)標(biāo)記都有自己獨(dú)特的注釋以及激活日期和時(shí)間。它們共同構(gòu)成了您在測(cè)試期間所做的事情、原因和時(shí)間的書面說明。

盡管這些數(shù)據(jù)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(wú)論是在現(xiàn)場(chǎng)還是在場(chǎng)外，審查獲取的數(shù)據(jù)以進(jìn)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(shù)據(jù)采集程序的必要補(bǔ)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(dǎo)致對(duì)任何基于PC的產(chǎn)品的氣餒和缺乏信心。原因是大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序都會(huì)生成大量數(shù)據(jù)，足以使大多數(shù)傳統(tǒng)分析軟件（如Microsoft Excel）過載，而Microsoft Excel幾乎總是沒有經(jīng)驗(yàn)的用戶的首選。附加一些數(shù)字，Excel 在大約 64，000 個(gè)樣本時(shí)進(jìn)入過載狀態(tài)，這基本上使您無(wú)法在中高速采樣率情況下進(jìn)行任何方便的波形審查方法。

如果數(shù)據(jù)采集軟件支持磁盤流，則根據(jù)定義，您將創(chuàng)建大型數(shù)據(jù)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(dāng)您查看任何隨機(jī)點(diǎn)前后的數(shù)據(jù)時(shí)，可以輕松地將數(shù)據(jù)從磁盤向前或向后流式傳輸?shù)斤@示器。

除了基本的波形查看功能外，您還應(yīng)該尋找其他功能，以增強(qiáng)您解釋記錄數(shù)據(jù)的能力：

多任務(wù)

您可能沒有想過，但圖表記錄器提供了極其優(yōu)雅的多任務(wù)處理能力。當(dāng)紙張?jiān)跈C(jī)器中移動(dòng)時(shí)，您可以查看實(shí)時(shí)時(shí)間點(diǎn)并立即確定測(cè)量的當(dāng)前狀態(tài)。或者，您可以向下掃描紙張以確定幾分鐘或幾小時(shí)前發(fā)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(shí)訪問當(dāng)前或歷史信息的能力。最佳方法允許多任務(wù)處理，其中將數(shù)據(jù)寫入文件的數(shù)據(jù)采集任務(wù)允許播放任務(wù)同時(shí)訪問同一文件。通過這種方式，屏幕上有兩個(gè)窗口可用。一個(gè)允許您訪問以前獲取的數(shù)據(jù)，另一個(gè)讓您了解實(shí)時(shí)活動(dòng)。此功能在長(zhǎng)期測(cè)試中特別有價(jià)值。沒有它，您將不得不等待測(cè)量結(jié)束，然后才能評(píng)估結(jié)果并做出決策。

速度

世界上的所有功能都無(wú)法補(bǔ)償緩慢的波形圖形。您通常會(huì)獲取大型數(shù)據(jù)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(gè)客戶連續(xù)記錄烤箱兩周的數(shù)據(jù)，以表征其極端溫度和偏移。目標(biāo)是將溫度變化與產(chǎn)品質(zhì)量變化相關(guān)聯(lián)。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(shí)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(cuò)過大局。

波形壓縮（見圖2）解決了這個(gè)問題，它允許您通過使用壓縮算法在屏幕上壓縮更多數(shù)據(jù)，確保保留快速的瞬態(tài)偏移。有了它，我們的客戶能夠?qū)⒄麄€(gè)兩周的錄音壓縮到一個(gè)屏幕上，以便鳥瞰整個(gè)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(gè)屏幕寬度中，以顯示明顯的溫度變化。前景是對(duì)為期兩周的記錄（超過 120 萬(wàn)個(gè)樣本）的統(tǒng)計(jì)評(píng)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(shì)很有價(jià)值，但在某些時(shí)候通常需要量化結(jié)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(shù)據(jù)的任何范圍（壓縮或不壓縮），并讓計(jì)算機(jī)報(bào)告許多統(tǒng)計(jì)度量，例如最小值、最大值、平均值、中位數(shù)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(shù)據(jù)和圖形導(dǎo)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(shù)據(jù)或圖形導(dǎo)出到另一個(gè)包以進(jìn)行進(jìn)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(dǎo)出數(shù)據(jù)（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(bào)告中的能力為充分利用基于 PC 的數(shù)據(jù)提供了另一個(gè)渠道。

結(jié)論

重要的是要強(qiáng)調(diào)，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(biāo)即可。從打開應(yīng)用程序的那一刻起，它就開始獲取和顯示數(shù)據(jù)。您唯一的任務(wù)是通過從下拉菜單訪問對(duì)話框來(lái)配置特定的測(cè)量協(xié)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(shù)據(jù)。

此外，您編程或使用預(yù)編程方法的決定不一定是相互排斥的。在許多應(yīng)用程序中，像Visual BASIC這樣的編程語(yǔ)言或像HP VEE這樣的對(duì)象語(yǔ)言更合適。例如，任何重復(fù)的應(yīng)用，其中測(cè)量是特定的和明確定義的。即使是定義較少的應(yīng)用程序也是假設(shè)您有時(shí)間編寫和調(diào)試程序的候選應(yīng)用程序。然而，至少同樣常見的是測(cè)量要求未知且時(shí)間至關(guān)重要的應(yīng)用。特別是在我們討論過的維護(hù)和故障排除應(yīng)用程序中，您會(huì)發(fā)現(xiàn)它們。您還可以在設(shè)計(jì)認(rèn)證、質(zhì)量、過程監(jiān)控和各種其他情況下找到它們。這是預(yù)編程解決方案的域。

學(xué)習(xí)識(shí)別需要編程方法的應(yīng)用程序與不需要編程方法的應(yīng)用程序之間的區(qū)別，將使您能夠以更高效的方式應(yīng)用基于 PC 的檢測(cè)。您將減少對(duì)笨重的傳統(tǒng)儀器的依賴，并且花費(fèi)更少的時(shí)間進(jìn)行編程。在這個(gè)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(lái)進(jìn)行測(cè)量和解決問題的人 - 無(wú)論他們是否可以編程。

審核編輯：郭婷