多通道温度-功耗数据采集分析及环境适应性评估解决方案

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多通道温度-功耗数据采集分析及环境适应性评估解决方案 高级传感与测控专区

07-22

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一、方案概述
      本方案聚焦電子設(shè)備或其他被測(cè)物在常規(guī)及各類極端工況下的溫度-功耗綜合表現(xiàn),為機(jī)頂盒、路由器、工控機(jī)等產(chǎn)品提供“一體化采集 + 智能分析 + 環(huán)境適應(yīng)性評(píng)估”能力。系統(tǒng)以 PXIe 模塊化平臺(tái)為樞紐,將溫度采集卡、功率分析卡與控制-存儲(chǔ)單元集成于同一機(jī)框,并外接可編程溫箱,實(shí)現(xiàn)溫度-功耗測(cè)試與環(huán)境應(yīng)力加載的協(xié)同運(yùn)行。方案支持在 ?40 ℃ 至 +150 ℃、10 %–98 % RH 的設(shè)定條件下同步記錄設(shè)備外殼/環(huán)境溫度與功耗曲線,精確揭示設(shè)備散熱效果與能耗峰值。
      系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分由溫度采集卡、功耗采集卡、嵌入式控制器和高速存儲(chǔ)卡構(gòu)成,全部安裝在 PXIe 機(jī)箱這一模塊化載體內(nèi)。溫度采集卡負(fù)責(zé)多點(diǎn)熱電偶高速、高精度采樣;功耗采集卡同步測(cè)量電壓、電流并實(shí)時(shí)計(jì)算功率;嵌入式控制器通過(guò)背板高速總線協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)流,毫秒級(jí)寫入大容量存儲(chǔ),確保原始波形無(wú)損保留。PXIe 機(jī)箱提供高帶寬背板、抗振機(jī)械結(jié)構(gòu)和緊湊滑軌,可按現(xiàn)場(chǎng)需求定制尺寸與安裝方式,并支持即插即用地增插其他 PXIe 板卡,便于快速擴(kuò)展更多測(cè)試通道或功能模塊。如果您對(duì)本方案感興趣,歡迎致電度緯科技交流,聯(lián)系電話010-64327909。
 

1 PXIe數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)品圖

ASMC控制與分析軟件統(tǒng)一調(diào)度除溫箱外的全部PXIe模塊,實(shí)時(shí)展示并同步存儲(chǔ)多通道溫度、電壓和電流數(shù)據(jù),可一鍵批量導(dǎo)出。溫度測(cè)試時(shí),系統(tǒng)連續(xù)繪制24 h曲線,支持單獨(dú)/合并視圖、高亮或隱藏任意通道,并即時(shí)標(biāo)注最高溫度與ΔT;功耗測(cè)試時(shí),軟件基于同步電壓、電流計(jì)算瞬時(shí)功率,生成 ≥ 2min曲線并動(dòng)態(tài)顯示平均、實(shí)時(shí)、最大和最小值。全程通道級(jí)同步保證溫升、功耗數(shù)據(jù)一致,原始數(shù)據(jù)與分析報(bào)表隨時(shí)可導(dǎo)出。測(cè)試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如下:

2測(cè)試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖


二、具體測(cè)試方案
2.1 測(cè)試系統(tǒng)原理
      通過(guò)硬件與軟件的協(xié)同,本平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物在標(biāo)定過(guò)程中的溫度變化、功耗等關(guān)鍵參數(shù)的同步測(cè)量與分析。測(cè)試過(guò)程從將被測(cè)物置入可編程高低溫交變?cè)囼?yàn)箱開始,試驗(yàn)箱根據(jù)設(shè)定的溫濕曲線對(duì)設(shè)備施加環(huán)境應(yīng)力,模擬真實(shí)工作環(huán)境。外部可編程電源為被測(cè)物提供持續(xù)供電,必要時(shí)可接入輸出信號(hào)接收模塊,以實(shí)時(shí)判定設(shè)備在極端溫度下的功能狀態(tài)。溫度測(cè)量采用多通道熱電偶:探頭經(jīng)溫度采集卡由箱體外引入,既監(jiān)測(cè)被測(cè)物外殼或熱點(diǎn),又專設(shè)一路環(huán)境溫度通道;通道數(shù)量可按項(xiàng)目需求自由配置。功耗測(cè)試則由功耗采集卡直接接入供電回路,同步采集電壓、電流并即時(shí)計(jì)算功率。所有采集板卡安裝于 PXIe 機(jī)箱,ASMC 控制與分析軟件統(tǒng)一調(diào)度硬件資源,實(shí)時(shí)可視化溫升與功率曲線,自動(dòng)保存原始數(shù)據(jù)并生成測(cè)試報(bào)告。得益于模塊化板卡和可編程溫箱的設(shè)計(jì),系統(tǒng)可隨時(shí)擴(kuò)充測(cè)試通道或提高應(yīng)力等級(jí),滿足后續(xù)迭代需求。

2.2數(shù)據(jù)采集與測(cè)試分析軟件ASMC介紹
      ASMC 數(shù)據(jù)采集與測(cè)試分析軟件是一款功能全面且高效的測(cè)試工具,專為高精度數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)分析而設(shè)計(jì)。該軟件提供實(shí)時(shí)波形和頻譜顯示功能,能夠同步繪制各個(gè)溫度、電壓和電流通道的時(shí)域曲線,并支持快速切換至頻譜圖,幫助用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)異?;蛟肼暦逯?。借助統(tǒng)一的硬件時(shí)鐘,ASMC實(shí)現(xiàn)了通道級(jí)同步采集,確保所有通道間的數(shù)據(jù)采集嚴(yán)格同步,為后續(xù)算法計(jì)算和對(duì)比分析提供精準(zhǔn)保障。
      為滿足長(zhǎng)期穩(wěn)態(tài)或循環(huán)應(yīng)力測(cè)試需求,軟件可自動(dòng)生成24小時(shí)溫度曲線,每個(gè)測(cè)溫通道能連續(xù)繪制不少于24小時(shí)的溫度-時(shí)間曲線,完整記錄熱歷程。此外,ASMC還具備實(shí)時(shí)功耗曲線與統(tǒng)計(jì)指標(biāo)功能,能夠基于同步電壓、電流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算功率,并生成至少2分鐘的功率曲線,顯示包括平均值、實(shí)時(shí)值、最大值和最小值等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
      在測(cè)試過(guò)程中,ASMC通過(guò)實(shí)時(shí)ΔT計(jì)算功能,持續(xù)標(biāo)示當(dāng)前窗口的最高溫度,并與環(huán)境溫度通道進(jìn)行運(yùn)算,得出最大溫升ΔT,直觀呈現(xiàn)散熱效能。自動(dòng)化模塊控制則大大提升了操作便捷性,用戶可以通過(guò)同一界面一鍵啟動(dòng)、暫?;蛲V顾胁杉K(溫箱除外),避免頻繁切換軟件,提高操作效率。
      為了滿足多樣化的分析需求,軟件還支持單獨(dú)/合并視圖功能,用戶可以放大獨(dú)立查看任意通道的曲線,或?qū)⒍鄠€(gè)通道的曲線疊加對(duì)比,輕松觀察不同測(cè)點(diǎn)或不同測(cè)試階段的變化趨勢(shì)。通過(guò)高亮/隱藏通道功能,用戶可以一鍵高亮關(guān)鍵曲線,未選通道自動(dòng)淡化或隱藏,保持界面簡(jiǎn)潔且重點(diǎn)突出。
      ASMC支持本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ),確保長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試過(guò)程中數(shù)據(jù)的完整性,并支持多格式導(dǎo)出,用戶可一鍵將測(cè)試結(jié)果導(dǎo)出為常用文件格式,便于后續(xù)離線分析或直接插入報(bào)告。此款軟件憑借其強(qiáng)大的功能和高效的操作界面,為測(cè)試人員提供了全面、可靠的數(shù)據(jù)采集與分析支持。

3 ASMC通用測(cè)試軟件示意圖

2.3 測(cè)試系統(tǒng)核心參數(shù)

  • 溫度采集通道數(shù):8 路溫度 + 1 路 CJC
  • 溫度分辨率:24 bit
  • 溫度采樣率:最高 256 S/s(全通道同步)
  • 支持熱電偶:J、K、T、E、N、B、R、S
  • 測(cè)溫范圍:?200 ℃ ~ +1300 ℃(隨熱電偶類型而定)
  • 測(cè)溫精度:±0.1 ℃(典型)
  • 功耗采集通道數(shù):8 路?
  • 功耗分辨率:12 bit
  • 功耗采樣率:最高 500 kS/s
  • 電壓量程:0 V ~ 10 V?
  • 功率測(cè)量精度:±0.5 % FS(典型)
  • 系統(tǒng) CPU:Intel Core? i7-6820EQ,2.8 GHz(睿頻 3.5 GHz)
  • 系統(tǒng)內(nèi)存:默認(rèn) 16 GB(最高可擴(kuò)展至 32 GB)
  • 存儲(chǔ)容量: SSD 最高 16 TB
  • 持續(xù)讀取速度:6.67 GB/s
  • 持續(xù)寫入速度:6.53 GB/s      

三、方案優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

  • 單機(jī)多節(jié)點(diǎn)溫度-功耗同步采集:一套PXIe平臺(tái)即可并行采集多路溫度探頭與多通道電壓/電流信號(hào),毫秒級(jí)時(shí)間對(duì)齊,避免分散儀器并聯(lián)帶來(lái)的同步誤差與布線復(fù)雜。
  • 集成化存儲(chǔ)與多源傳感器接入:16 TB存儲(chǔ)卡直接插裝機(jī)框,長(zhǎng)時(shí)高頻數(shù)據(jù)一次寫入完成;電壓、電流、溫度等信號(hào)統(tǒng)一接入對(duì)應(yīng) PXIe 專用采集卡,布線更簡(jiǎn)潔、同步性更佳。
  •  高集成度與環(huán)境可靠性:溫度采集卡、功耗采集卡、控制器與存儲(chǔ)卡全部安裝在 PXIe 機(jī)箱內(nèi),抗振結(jié)構(gòu)與工業(yè)背板杜絕跳線脫落風(fēng)險(xiǎn),適應(yīng)-40 ℃~+70 ℃ 高濕 / 高振場(chǎng)景長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
  • 高性能數(shù)據(jù)處理:嵌入式控制器配備多核CPU與FPGA加速邏輯,實(shí)時(shí)計(jì)算 ΔT、瞬時(shí)功率及統(tǒng)計(jì)參數(shù),處理性能遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)三防平板或筆記本,保證數(shù)據(jù)時(shí)效與準(zhǔn)確。
  • 靈活定制擴(kuò)展:模塊化板卡設(shè)計(jì)支持按需增插高速采樣卡、CAN/LVDS總線卡等,軟件開放API允許二次開發(fā)腳本與算法,輕松適配研發(fā)驗(yàn)證、產(chǎn)線抽檢或售后診斷等多場(chǎng)景。
  •  實(shí)時(shí)可視化與自動(dòng)報(bào)表:ASMC軟件同步顯示溫升與功耗曲線,可在測(cè)試過(guò)程中即時(shí)高亮關(guān)鍵通道并自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告,顯著縮短“測(cè)試-分析-決策”閉環(huán)周期。
  • 核心產(chǎn)品自研:存儲(chǔ)卡、控制器、數(shù)據(jù)采集機(jī)框等核心設(shè)備均由度緯科技自主研發(fā),確保產(chǎn)品的整體兼容性與一致性,售后維護(hù)更為便捷,提供更穩(wěn)定可靠的技術(shù)支持。


四、核心硬件產(chǎn)品介紹 
4.1 溫度/功耗采集卡核心參數(shù) 
度緯科技的功耗采集卡和溫度采集卡分別為功耗測(cè)試和溫度監(jiān)控提供高精度的采集解決方案。功耗采集卡專注于電壓和功率的精準(zhǔn)測(cè)量,支持多通道電壓采集,能夠高效處理單端和差分信號(hào),并具備較高的分辨率與采樣率,確保在實(shí)時(shí)功耗監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析中提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。它廣泛應(yīng)用于功率評(píng)估、電氣設(shè)備測(cè)試等領(lǐng)域。溫度采集卡則針對(duì)熱電偶信號(hào)的高精度采集進(jìn)行了優(yōu)化,支持多種熱電偶類型,并提供高分辨率的溫度數(shù)據(jù)采集。其高采樣率和穩(wěn)定的性能,能夠滿足溫度監(jiān)控系統(tǒng)中的精確需求。該卡在自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中可有效提供溫度變化趨勢(shì),為熱管理、設(shè)備性能評(píng)估等提供全面的支持。兩張卡分別在功耗采集與溫度監(jiān)控中發(fā)揮各自的作用,結(jié)合使用可實(shí)現(xiàn)全面的性能分析與監(jiān)測(cè),廣泛適用于各種工業(yè)、科研及實(shí)驗(yàn)室測(cè)試環(huán)境。詳細(xì)參數(shù)如下:

  • 電壓采集通道數(shù):16 路單端 / 8 路差分                                           
  • 電壓 / 功率分辨率:12 bit
  • 電壓最大采樣率:500 KS/s
  • 電壓輸入量程:±10 V
  • 外時(shí)鐘范圍:0 – 500 kHz
  • 溫度采集通道數(shù):8 路熱電偶 + 1 路 CJC
  • 溫度分辨率:24 bit
  • 溫度最大采樣率:256 S/s
  • 支持熱電偶類型:J、K、T、E、N、B、R、S
  • 總線類型:PCIe / PCI,高帶寬背板直通
  • 尺寸 / 重量:3U 單槽 PXIe,≈ 0.5 kg / 張
  • 掃描模式:異步循環(huán)掃描(電壓通道)
            圖 功耗采集卡產(chǎn)品圖                     圖 溫度采集卡產(chǎn)品圖


4.2 PXIe控制器核心參數(shù)
度緯科技的PXIe控制器配備Intel Core? i7處理器,提供高達(dá)3.5GHz的睿頻性能,支持16GB內(nèi)存(最大32GB)和512GB SSD硬盤(最大2TB),滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)處理需求。具備多個(gè)USB接口、千兆以太網(wǎng)接口和DisplayPort顯示接口,確保良好的連接性與圖像輸出能力。采用PCI Express x16總線,支持最大24GB的帶寬,保證高速數(shù)據(jù)傳輸。其緊湊的3U/雙槽設(shè)計(jì)適用于各種測(cè)試系統(tǒng),工作溫度范圍為0℃到+50℃,可靠性高,廣泛應(yīng)用于高性能數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。詳細(xì)參數(shù)如下:

  • CPU:Intel Core? i7-6820EQ,2.8GHz(最高睿頻3.5GHz)
  • 內(nèi)存:默認(rèn)16GB,最高支持32GB
  • 硬盤:512GB SSD(默認(rèn)配置)最大:2TB
  • 以太網(wǎng)接口:2個(gè)千兆以太網(wǎng)
  • USB接口:前面板含4個(gè)USB3.0,2個(gè)USB2.0接口
  • 顯示接口:支持DisplayPort接口,最大分辨率3840×2160@60Hz,可通過(guò)適配器轉(zhuǎn)接其他標(biāo)準(zhǔn)顯示接口
  • 觸發(fā)接口:前面板帶有SMB觸發(fā)連接器,支持外部觸發(fā)或PXI總線信號(hào)觸發(fā)
  • 指示燈:具有電源和硬盤狀態(tài)指示燈
  • 總線類型:PCI Express x16總線,內(nèi)部最大支持16GB帶寬,對(duì)外最大支持24GB總線帶寬(自動(dòng)適應(yīng)一路x8與一路x16或四路x4模式)
  • 尺寸:3U/雙槽PXIe標(biāo)準(zhǔn)
  • 重量:約0.8Kg
  • 工作溫度范圍:0℃~+50℃
  • 儲(chǔ)存溫度范圍:-45℃~+85℃
  • 相對(duì)濕度范圍:5%~95%(非冷凝)
6 PXIe控制器產(chǎn)品圖

                                       
4.3 PXIe存儲(chǔ)卡核心參數(shù)
這款PXIe存儲(chǔ)卡采用PCIe x8總線接口,提供高達(dá)16TB的超大存儲(chǔ)容量,能夠滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。其最大讀取速度為6.67GB/s,最大寫入速度為6.53GB/s,確保在高速數(shù)據(jù)采集和處理過(guò)程中提供穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)支持。設(shè)計(jì)符合3U單槽PXIe標(biāo)準(zhǔn),重量約0.5kg,便于集成到各種測(cè)試系統(tǒng)中。該存儲(chǔ)卡的工作溫度范圍為0℃至+50℃,儲(chǔ)存溫度范圍為-45℃至+85℃,具備較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力,適合長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。其高可靠性和出色的性能使其成為數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用和高性能計(jì)算系統(tǒng)的理想選擇。詳細(xì)參數(shù)如下:

  • 容量:最大支持16TB
  • 接口類型:PCIe x8總線
  • 最大讀取速度:6.67GB/s
  • 最大寫入速度:6.53GB/s
  • 尺寸:3U單槽PXIe標(biāo)準(zhǔn)
  • 重量:約0.5kg
  • 工作溫度:0℃ ~ +50℃
  • 儲(chǔ)存溫度:-45℃ ~ +85℃
  • 相對(duì)濕度:5% ~ 95%(非冷凝)                   
7 PXIe存儲(chǔ)卡產(chǎn)品圖

4.4 高低溫交變?cè)囼?yàn)箱核心參數(shù)

  • 工作室尺寸:800×600×850mm (深×寬×高),容積408L
  • 試品尺寸:未提供
  • 外形尺寸(約):1500×1150×1920mm (深×寬×高)
  • 溫度范圍:-40℃~+150℃
  • 溫度波動(dòng)度:≤±0.5℃
  • 溫度均勻度:≤±2℃
  • 溫度偏差:≤±2℃
  • 升溫速率:2-3℃/min,平均,空載
  • 降溫速率:1℃~1.2℃/min,平均,空載
  • 濕度范圍:10%到98%
  • 濕度偏差:≤±3%RH (>75%RH);≤±5%RH (≤75%RH) 
  • 濕度波動(dòng)度:≤±2%RH
     
8低溫交變?cè)囼?yàn)箱產(chǎn)品圖