美国PFI 28000系列信号调理系统

一套完整的模拟信号数据采集分析系统由传感器接口、信号调理接口、ADC、DSP、计算机接口及软件组成。目前常规的动态信号数据采集分析系统，均采用一体化结构，也即传感器接口、信号预处理、放大、滤波、模数变换、数字信号处理电路均在一个机箱内，通常只需接计算机就可以工作，使用很方便。微电子技术的进步，ADC的性能越来越强，Sigma-Delta  ADC及数字滤波技术的应用，降低了对ADC前端的模拟放大器和模拟滤波器的要求。

对于需求而言，目前的动态信号采集分析系统存在的弱点是：
①由于仪器体积限制，信号调理不够精细，动态信号频带较宽时测量的精度不易保证；
②Sigma-Delta ADC一般要求输入信号必须具有良好的SNR（信噪比），否则可能会由于输入宽带噪声大而饱和；输入到输出延时较大，大部分瞬态响应较差（许多过冲及振铃）。
③如要求实时性好的数字滤波器，需要专用硬件和软件。  

28000系统是美国PFI生产的信号调理产品，将信号调理技术推到了新高度，广泛应用于美国航空航天及特殊领域。28000系统可以与各种数据采集分析系统配套。

28000 特点：
传感器信号调理
◎ 一个机箱可以安装多达256通道程控传感器信号调理器；
◎ 能调理电荷、桥路、电压、F/V、IEPE（带TEDS）、动应变、RTD、电位器、热电偶等信号。多种调理器可以混装在一个机箱内。
◎ 可选装4/6/8阶程控高通、低通、带通滤波，带宽从1Hz到204.6kHz变化，可达2000档以上。
◎ 放大器带宽达3.15MHz。

系统完整性
◎ 一台PC控制多达8台系统，系统总通道数可以达2048。
◎ 随时可以通过NIST可溯源的自检方法检验系统性能，保证系统性能完好，从技术角度不再需要异地校准，测试成本大幅度降低。
◎ 采用适合各种传感器类型的校验技术，如开路、短路、过载检查、回路电阻、激励电流检查等，确认传感器健康状况。
◎ 机箱内置温度及电源在线监测电路，带报警功能。

系统灵活性
◎ 信号输出适配器具有多种选择，并可定制。
◎ 既可以用作高速瞬态信号调理，又可以用作动态及静态信号的混合调理。
◎ 除正常运行模式外，具有多种程控测试模式，可实现：长电缆端到端的频响特性检查、激励源检查、激励置零及输入端短路模式以判断噪声源、测试总线监测等。
◎ 随时可以升级和扩展设备。

PFI的技术
对称恒流源激励技术
对称恒流激励技术是一种真正能抑制共模干扰信号的对称输入技术, 适用于单臂桥路。给桥路的激励不受导线电阻的影响。与单端恒流源激励方式或恒压源激励方式相比，测量噪声大幅度减小，信号频率越高，降噪效果越明显，通常可以降噪40dB左右。

高性能滤波技术
PFI平坦模式滤波器具有相当于巴特沃思滤波器的通带平坦度，但具有明显优于巴特沃斯滤波器的过渡带衰减特性。
PFI脉冲模式滤波器具有优异的瞬态响应和相位线性，是瞬态（冲击）测量和时域波形分析的理想滤波器。过渡带衰减特性明显优于贝塞尔滤波器。

IEPE传感器调理技术
常规的TEDS传感器与测试仪器之间的距离不能超过120米，但在很多振动和冲击应用中，出于安全或环境及其它原因要求传感器的电缆超出120米。PFI的28000系统支持LDTEDS，允许仪器与TEDS传感器的距离达到450米。
IEPE传感器的工作偏置电压以及输出阻抗在传感器出故障前可能变化。PFI的产品可以监测这两个参数的变化，提前告知用户哪些传感器将会出现故障。
IEPE恒流源电流0到25mA程控可调。电流加大，可以改善长线测量时的频响。

系统动静态特性自标定技术
不必将 28000 从机柜上拆下，无需手工切换通道，28000-5-TEST 测试子系统能对系统的所有通道进行动静态特性自动测试和标定，测试参数包括：滤波器频响、增益精度、失调电压、共模抑制比、放大器频响、激励、串扰等几十项参数。1套64通道系统的全部标定工作，如手动完成，需1年以上，系统自动完成，只要1天就够了。

其它技术亮点
前后增益自动分配
滤波前、后的增益自动分配，改善信噪比。滤波器前的增益使信号在进入滤波器前不会超过10Vpk的限制。滤波器可以衰减带外部分，而滤波后增益可以放大带内信号。合理的 RES 设置可以保证过载的快速恢复及带外信号的过载保护。

传感器健康监测
在系统运行过程是，实时监测传感器健康状态，如：回路电阻的大小、短路/断路、激励电流大小、泄露电阻等。

多种工作模式
除了RUN模式，还有多种工作模式: Short，EXC关闭，TEST，AC dither current等模式，用于系统的调试和诊断。

AC dither current与AC Shunt Cal 功能
恒流源模式下，AC Dither Current 模式可方便检查长电缆测试时端到端的频响特性。恒压源模式下，在 AC Shunt Cal 模式下施加一个交流的电流（幅值频率可控），模拟负载的动态变化，了解动应变测量时电缆的动态频响特性。借助外部标准信号源、系统模拟测试总线及软件，即可快速检测。

避免地回路现象
信号调理输入端具有传感器电缆屏蔽线接地设置功能。信号调理输出端具有接地设置功能，驱动单端负载时，不会形成地回路。

多缓冲输出
28124 卡每个通道具有三路缓冲输出，可连接多套数据采集设备，每通道可同时设置为宽带/滤波输出，便于通过一个应变计同时记录静态、动态信号。

28000 系统部件

主机：
28000系统有4种主机： 16槽、 8槽、4槽、2槽机箱，可以安装16块、8块、4块或2块信号调理卡。28000主机采用现场可替换的低噪声AC电源。系统可对电源电平以及机箱内的温度进行监测并生成报告。
28000系统主机的后面板具有很多插口，弱电信号输入电缆直接与信号调理卡配接，减少噪声耦合途径。PFI提供了很多种连接器及电缆选项。多种28000信号调理卡可以添加辅助输出模块，提供附加的缓冲输出，每通道有多种连接器可供选择。                  
28000主机装备有TEST和MONITOR模拟总线。TEST和MONITOR总线是28000组建自校准系统的基础。工厂验收试验（FAT）以及Go/NO-GO试验均通过TEST和MONITOR总线进行。

背板接口卡（BIF）：
背板接口卡是计算机和28000系统的通信接口卡，带一个以太网接口。从BIF前面板上的警告指示器能识别系统问题，如温度不正常、冷却风扇故障、电源电压不正常。BIF的前面板的TEST BUS BNC插座能将外部的试验信号发给系统模拟总线。而MONITOR BNC插座则可以从系统模拟总线上输出任意通道的信号，与示波器或其它测量设备联用，观察通道的输出。

控制软件：
通过PC上的28000系统控制软件，一台PC可以控制多达8台28000系统。

28000 信号调理及放大器卡

动应变调理的完整解决方案，为您的需求量身打造
4种主机系统可供选择，PFI 28000信号调理系统可扩展以完成各种规模的动应变测量任务

（一）128/64通道动应变信号调理系统
* 使用28458八通道动应变调理插卡，可达128个通道
* 使用28144四通道双模式电桥或应变调理插卡，可达64个通道
* 16槽主机系统，插卡、控制器、电源和冷却只需要6U（10.5英寸）高的机柜空间

（二）64/32通道动应变信号调理系统
* 使用28458八通道动应变调理插卡，可达64个通道
* 使用28144四通道双模式电桥或应变调理插卡，可达32个通道
* 8槽主机系统，插卡、控制器、电源和冷却只需要3U（5.25英寸）高的机柜空间

 

（三）32/16通道动应变信号调理系统
* 使用28458八通道动应变调理插卡，可达32个通道
* 使用28144四通道双模式电桥或应变调理插卡，可达16个通道
* 4槽主机系统，插卡、控制器、电源和冷却只需要2U（3.5英寸）高的机柜空间

（四）16/8通道动应变信号调理系统，2槽机箱 

* 使用28458八通道动应变调理插卡，可达16个通道
* 使用28144四通道双模式电桥或应变调理插卡，可达8个通道
* 2槽主机，小巧便携，可组成分布式