QuantumX：第三代數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

HBK繼續(xù)與QuantumX一起開創(chuàng)數(shù)據(jù)采集的新趨勢。2018年，QuantumX數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)問世十周年，目前已經(jīng)過渡到第三代。在采訪中，測量技術(shù)專家Christof Salcher解釋了QuantumX及其堅(jiān)固型版本SomatXR取得成功的原因。
通過QuantumX，HBK徹底改變了數(shù)據(jù)采集、測試自動(dòng)化和分析的傳統(tǒng)解決方案。憑借其廣泛的通用性、分布式系統(tǒng)架構(gòu)、高精度數(shù)字化、并行實(shí)時(shí)處理能力及獨(dú)特的開放性，QuantumX和SomatXR已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

Christof Salcher，HBK 產(chǎn)品經(jīng)理

Christof Salcher 畢業(yè)于慕尼黑技術(shù)大學(xué)電子工程和信息技術(shù)專業(yè)，專注于測量、控制、自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)。自2007年起，他一直擔(dān)任 HBM 測試和測量領(lǐng)域的產(chǎn)品經(jīng)理，為實(shí)驗(yàn)室、臺(tái)架和移動(dòng)測試設(shè)計(jì)整體測量解決方案，重點(diǎn)是：對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完整性、性能、效率、熱耐久性、功能性進(jìn)行跨行業(yè)、全方位物理特性分析。

1QuantumX是一個(gè)解決復(fù)雜測量任務(wù)的模塊化系統(tǒng)，靈活便攜。這個(gè)想法是怎么產(chǎn)生的？

"十年前，電子測量設(shè)備笨重且昂貴。當(dāng)時(shí)HBM數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)品線只有一個(gè)型號(hào)MGCplus，已經(jīng)售出25000多套，是一款非常成功的產(chǎn)品。MGCplus可以說是測量技術(shù)的代名詞。

HBM大量專利和這個(gè)系統(tǒng)有關(guān)。但其也具有局限性。因此需要一種新型，多用途、更加靈活方便的通用測量系統(tǒng)來滿足客戶的需求。十年后，QuantumX及其堅(jiān)固型版本SomatXR銷售量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了30000個(gè)模塊。"

2應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)性的測試任務(wù)，靈活方便的測量工具需要具有哪些特性?

“我們研究了客戶的每個(gè)工作步驟，尋找提高效率的潛在方法。我們希望為客戶帶來一種新的測量模式——從固定安裝的工具轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓱?yīng)對(duì)不斷變化測試任務(wù)的高效工具。

新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須小巧，便于攜帶，能適合更廣泛的應(yīng)用。應(yīng)該可安裝在傳感器附近，盡可能地縮短電纜長度，采用分布式系統(tǒng)架構(gòu)以確保提供高質(zhì)量的測量結(jié)果。并且需要能快速集成任何測量信號(hào)和傳感器，滿足不斷變化的測量需求。

為了進(jìn)一步優(yōu)化工作流程，我們將通用輸入與 TEDS 技術(shù)相結(jié)合，在傳感器或插頭中安裝電子數(shù)據(jù)表，結(jié)合通道的通用輸入，因此可將通道自動(dòng)化設(shè)置效率提高70%左右。當(dāng)然，QuantumX旨在成為準(zhǔn)確度和精密度方面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此這方面絕不亞于全球知名的MGCplus。

當(dāng)然，另一個(gè)因素是更高動(dòng)態(tài)性的需求不斷增長。設(shè)備正在向高動(dòng)態(tài)、電氣化方面轉(zhuǎn)變。因此，信號(hào)帶寬和采樣率應(yīng)能完全涵蓋振動(dòng)噪聲領(lǐng)域的需求，允許進(jìn)行旋轉(zhuǎn)分析，并能夠以足夠高的分辨率處理瞬態(tài)任務(wù)。

當(dāng)時(shí)的趨勢已經(jīng)很明顯，越來越多的測量和測試任務(wù)需要自動(dòng)運(yùn)行，并與仿真模型（今天稱為“數(shù)字孿生”）相結(jié)合，以便典型的現(xiàn)場和移動(dòng)測試和測量任務(wù)能夠在實(shí)驗(yàn)室或試驗(yàn)臺(tái)上重現(xiàn)和復(fù)制。因此我們需要能夠?qū)崟r(shí)集成到新興的、基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線中，這在2008年是獨(dú)一無二的。這樣，在自動(dòng)化的同時(shí)，負(fù)責(zé)試樣的測量專家能夠分析數(shù)據(jù)，而試驗(yàn)臺(tái)操作員僅需負(fù)責(zé)試驗(yàn)臺(tái)及其安全性。這就是模塊化QuantumX是如何產(chǎn)生的，從一個(gè)模塊到另一個(gè)模塊，適應(yīng)多種不同的應(yīng)用，始終將最新的技術(shù)可用性與用戶的期望相結(jié)合。"

3QuantumX 是否提高了生產(chǎn)率？

“是的，確實(shí)如此。一些客戶說，時(shí)間大約減少了70%。我們的客戶喜歡與它一起工作，以HBK一貫的測量質(zhì)量和可靠性進(jìn)行嘗試、測試和分析，并體驗(yàn)全新的靈活性和自由度。可以說，QuantumX是靈活性和生產(chǎn)力的代名詞。

2008年我們推出了QuantumX MX840 ，樹立了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——通用輸入、易于操作、便攜、準(zhǔn)確、高動(dòng)態(tài)，而且比其他解決方案更便宜！事實(shí)上，目前MX840B仍然廣泛用于各種測試應(yīng)用，與不斷開發(fā)的軟件一起，為客戶提供了更佳的投資保護(hù)。"

4哪些新趨勢決定了發(fā)展步驟，它們是何時(shí)發(fā)生的？

“2015年，在設(shè)備發(fā)展的第二階段，即所謂的B平臺(tái)，我們向模塊中添加了一些基本組件——'精確時(shí)鐘協(xié)議'(PTP) 或 IEEE1588:2008，用于在基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)設(shè)備時(shí)間同步。我們還提供十進(jìn)制采樣率作為替代方案，并進(jìn)一步對(duì)MX840B進(jìn)行了改進(jìn)，增強(qiáng)了產(chǎn)品功能和性能，同時(shí)降低了功耗。并且推出了現(xiàn)代橋路放大器，其在數(shù)量上已經(jīng)超過了通用放大器。

通過新推出的高性能數(shù)據(jù)記錄儀CX22B-W，我們?cè)谝苿?dòng)測試和記錄方面建立了新的標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以在標(biāo)準(zhǔn)PC上繼續(xù)使用相同的軟件，完全滿足您功能性和可靠性方面的需求。'更好的QuantumX'——SomatXR是我們的超堅(jiān)固測試和測量系統(tǒng)，用于惡劣環(huán)境測試，但也越來越多地用于測試臺(tái)。

回顧過去，第二階段是一個(gè)非常重要的融合階段，而且來得正是時(shí)候。PTP和十進(jìn)制采樣率的主要優(yōu)點(diǎn)是用于同步HBK或其他制造商的測量設(shè)備，提供亞微秒級(jí)別的高精度和時(shí)間分辨率。這簡化了測量數(shù)據(jù)的集成和分析過程——可以同時(shí)采集所有測量點(diǎn)，在最佳情況下，只有一個(gè)數(shù)據(jù)集。"

5發(fā)展的第三階段，QuantumX CX27C, MX471C, MX403B和MX809B恰好在十周年之際推出。有什么新變化嗎？

“C平臺(tái)可以被視為是性能的引領(lǐng)者。在車輛移動(dòng)測試和測試臺(tái)應(yīng)用中，更高的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)速率至關(guān)重要。

首先，有一種將多個(gè)測試合并為一個(gè)測試的趨勢?？蛻粜枰粋€(gè)用于多種不同測試的單一系統(tǒng)，允許采集數(shù)百個(gè)測量信號(hào)。他們可以實(shí)時(shí)監(jiān)控這些信號(hào)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室測試中專門模擬缺失的部件。其次，車輛電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化正越來越多地從傳統(tǒng)的CAN轉(zhuǎn)向基于CAN-FD和汽車以太網(wǎng)的車輛總線?！?/span>

QuantumX CX27C是QuantumX家族首個(gè)采用低功耗片上系統(tǒng)(SoC) 架構(gòu)的成員。這個(gè)新平臺(tái)允許客戶將快速記錄的數(shù)據(jù)集成到他們選擇的任何數(shù)字總線中，EtherCAT、PROFINET、Ethernet或新的xCP-on-Ethernet。

MX471C是CAN/CAN FD通信新旗艦產(chǎn)品，允許您通過現(xiàn)代車輛總線同步采集信號(hào)，自由擴(kuò)展到x數(shù)量端口，允許直接從選定的ECU采集xCP-on-CANFD信號(hào)，或是用作模擬采集信號(hào)到CAN或CAN FD總線的網(wǎng)關(guān)。

因此，這些模塊的性能提高12倍。并且該模塊與2008年以來的QuantumX所有模塊都兼容。

同時(shí)，在包括高性能電池，逆變器的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，我們其測試系統(tǒng)中集成了QuantumX, MX809B可采用熱偶測量溫度，隔離電壓高達(dá)2400 V，以及使用MX403B直接測量電池的電壓和電流。

現(xiàn)在，該產(chǎn)品系列已經(jīng)涵蓋所有工程領(lǐng)域，并在數(shù)百個(gè)應(yīng)用中工作。"

6哪些特性?開放性和連通性如何？“從一開始，我們就強(qiáng)調(diào)要提供一個(gè)開放性的生態(tài)系統(tǒng)，在各個(gè)層面上進(jìn)行集成。我們積極接觸可能的合作伙伴，將其集成到各種不同的軟件包或?qū)崟r(shí)系統(tǒng)中。這包括LabVIEW/NXG, Visual Studio.NET, DIAdem, CANape, DASYlab, InNova, IPEmotion, jBeam, mlab及其它。我們一貫的承諾是，用我們自己的軟件提供最高效、最全面的解決方案，但如果客戶已經(jīng)選擇了另一個(gè)軟件包，我們不會(huì)給他們?cè)O(shè)置任何障礙。當(dāng)然，更高效的工作流來自我們自己非常成功的軟件catman，目前有16000多個(gè)許可證在運(yùn)行。catmanAP及Enterprise在多個(gè)行業(yè)系統(tǒng)中的滲透率已大幅增長，目前占所售出系統(tǒng)的90%。"

7回顧以往，哪些讓你感到自豪？“在這些年里，我們能及時(shí)解決所遇到的任何問題。我們有最優(yōu)秀、最積極的工程師和測試人員在平臺(tái)上以高效的方式工作，他們與我們的PC軟件團(tuán)隊(duì)合作得很好。我非常自豪能與這些充滿激情的人一起工作，并帶來了一個(gè)具有極強(qiáng)生命力的產(chǎn)品。
客戶喜歡QuantumX系統(tǒng)的易用性和高品質(zhì)，它是HBK的暢銷產(chǎn)品——我非常自豪，公司里的每個(gè)人都是。所以，任務(wù)并沒有結(jié)束，QuantumX系統(tǒng)還在不斷發(fā)展。新模塊QuantumX MXFS是另一個(gè)里程碑，其基于布拉格光柵技術(shù)并可完美匹配QuantumX平臺(tái)。下一代系統(tǒng)肯定會(huì)到來。"

多功能和專用設(shè)備

QuantumX家族

• QuantumX MX840B, MX440B和MX410B是多功能通用設(shè)備，包括低延遲電壓輸出等特點(diǎn)，所有通用傳感器均可連接；

• MX460B可以采集轉(zhuǎn)速，扭矩，轉(zhuǎn)角，絕對(duì)位置，位移和脈寬 – 高精度，高動(dòng)態(tài)，無損耗；

• 對(duì)于多通道測量, QuantumX家族提供了MX1615B應(yīng)變橋路放大器和MX1609溫度測量模塊，均采用了基于RFID的TEDS技術(shù)；

• MX430B和MX238B是高精度測量模塊，連接基于應(yīng)變?nèi)珮虻牧Γぞ睾蛪毫鞲衅鳌＿m用于風(fēng)洞、燃?xì)廨啓C(jī)測試、重心、傳感器校準(zhǔn)等應(yīng)用；

• MX809B和MX403B用于高壓環(huán)境下電壓測量，極高安全性并通過了安全認(rèn)證。

系統(tǒng)集成，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

• QuantumX數(shù)據(jù)記錄儀CX22B-W可采集、評(píng)估和保存測量、信號(hào)、位置和相機(jī)數(shù)據(jù)，可完全獨(dú)立工作。結(jié)果可通過 WLAN 直接傳輸；

• QuantumX MX471C同步采集CAN/FD信號(hào)，并可通過CAN/FD向測試臺(tái)控制單元或數(shù)據(jù)記錄儀發(fā)送模擬測量值。

實(shí)時(shí)集成

• 通過QuantumX CX27網(wǎng)關(guān)可將測量系統(tǒng)集成到PROFINET和EtherCAT等實(shí)時(shí)總線中，從而確保完全實(shí)時(shí)集成到自動(dòng)化測試系統(tǒng)中。此外它還支持ASAM標(biāo)準(zhǔn)化的 xCP-on-Ethernet ，允許將QuantumX/SomatXR集成到Vector、dSPACE或ETAS的ECU 校準(zhǔn)工具中。

• QuantumX MX878B和MX879B可實(shí)時(shí)輸入信號(hào)、生成激發(fā)信號(hào)或直接將獲取的信號(hào)值作為電壓信號(hào)輸出，適合用于小型測試臺(tái)。