NASA选择精确灵活的NISCExpress来开发新的数据采集系统.doc

NASA选择精确灵 活的NI SC Express来开 发新的数据采集系统 NASA第一次无 需再使用定制的信号 调理设备及其测量硬 件。借助NI SC Express硬 件，NASA可以通 过商用现成技术达到 热电偶的±3°F端 至端精度要求。 - James Dean,  HYPERLINK /partner_locator/partner_details.aspx?id=95020  The Challenge: 将NASA最大载人 环境舱中的旧 NEFF设备更换为 能够精确地同步和测 量整个舱内超过 500个模拟通道的 数据采集系统。 The Solution: 使用NI SC Express和 PXI硬件来搭建先 进灵活的分布式数据 采集系统，以获得精 确的同步测量数据， 无需额外的外部信号 调理。 图1. B舱宽 10.7米，高 13.1米，是美国 航空航天局约翰逊航 天中心32号楼两个 环境模拟舱中较小的 一个。 Author (s): James Dean -  HYPERLINK /partner_locator/partner_details.aspx?id=95020  在地球上仿真太空环 境 当NASA需要测试 各种用于修复航天飞 机受损表面的维修技 术和材料时，他们使 用的是约翰逊航天中 心(JSC)的B舱 设施。载人环境舱可 让宇航员在模拟环境 中将备选的维修粘性 物黏在航天飞机表 面，以测试它们在太 空极端压力和温度下 的性能。B舱宽 10.7米，高 13.1米，是美国 国家航空航天局约翰 逊航天中心32号楼 一个较小的热真空 舱，但它并不比隔壁 较大的A舱简单。B 舱具有可拆卸舱顶， 以便较大试验样品从 顶部插入，还有一条 横跨轨道每次可为一 名宇航员减重，以及 两个人工锁，方便宇 航员进出，所有这些 都增加了B舱的复杂 度。 为了提供一个类似于 太空的环境， B舱 必须达到90开尔文 /10-3微米（约1×10-9大气压）。液氮冷却 系统贯穿整个B舱的 墙壁，以确保达到适 当的温度。同时在B 舱周围进行热电偶测 量，以记录B舱的热 环境特性，确保达到 所需的温度，并验证 液氮流通整个舱的冷 却系统。某些试验样 品需要进行专门的温 度测量，以确保它们 在该环境下的性能与 预期相符。此外，也 会对B舱进行压力和 流量测量，并传入数 据采集(DAQ)系 统中。B舱总共包含 500多个模拟信号 通道，其中大部分是 热电偶。 为NASA最大的载 人舱配备仪器绝非易 事 高通道数DAQ系?? 总是带来各种小型系 统不会存在的新的复 杂挑战。NASA JSC系统也是一 样。在B舱中，精确 的测量是重中之重。 此外，还必须为处于 中心位置能够记录和 可视化数据的分布式 系统定义一个精密的 架构。系统一旦安装 后，就不太可能更 改——由于预算有 限，解决方案必须严 密周详，且能够根据 未来客户和测试的各 种需求进行调整。 B舱的DAQ系统基 于NEFF470和 NEFF620系 统，具有自定义 OPC接口。为了达 到所需的精度，所有 热电偶必须放置到一 个中央参考炉中，以 在装入NEFF DAQ设备之前保持 在稳定温度。此外， 自定义OPC接口专 为Windows NT而设计，缺乏灵 活性，无法添加更多 的系统或功能。由于 NEFF设备的维修 和保养变得日益困难 和昂贵，NASA开 始为B舱的DAQ系 统寻找新的解决方 案。 选择NI平台 美国航空航天局 (NASA)选择了 NI SC Express和 PXI硬件作为B舱 DAQ系统的新解决 方案。这一方案由多 个NI PXIe- 1075机箱、多个 用于热电偶的NI PXIe-4353 输入模块以及一个用 于同步的NI PXI-6682H 定时模块组成。每个 NI PXIe- 4353能够采集 32个热电偶的数 据，因此整个系统可 以测量超过1500 个热电偶。由于 NASA要求达到 ±3°F端至端精 度，如果没有参考炉 或定制的冷接点补偿 方案等外部信号调理 设备，实现这一精度 要求是非常困难的。 然而，借助NI系 统，NASA第一次 不再需要使用定制的 信号调理设备及其测 量硬件。NI SC Express可以 帮助NASA使用商 业现成技术达到T型 热电偶所需的±3° F端到端精度要求。 由于不需要使用参考 炉，NASA也就无 需在所有热电偶安装 到数据采集系统之前 将其连线到中心位 置，这使得NASA 能够搭建更大的分布 式系统，同时无需昂 贵的铜缆布线。精确 的更大的分布式架构 可帮助NASA节省 大量线缆成本，而 NI PXI平台和 NI LabVIEW系统 设计软件的强大功能 可以实现这一架构。 任何分布式系统的初 始设计都必须考虑