予期しないアナログ信号測定のトラブルシューティング

問題

アナログ入力チャンネルにクロストーク、フローティング、ランダムなスパイク、変動、過度のノイズ、または他の種類の予期しない電圧が加わることがあります。この現象の原因としては何が考えられますか？また、どのようにトラブルシューティングを行いますか？

解決策

アナログチャネルで予期しない電圧やクロストークが発生する原因はいくつかあります。 より一般的な理由のいくつかは次のとおりです。 

信号のインピーダンスが高い

ADCで測定しているソースのインピーダンスが高い場合があります。この高いソースインピーダンスにより、ADCの測定電圧が著しく低下する可能性があります。これは不正確な測定につながります。

この詳細については、Specifications Explained: C Seriesで入力インピーダンスのセクションを参照してください。

インピーダンスの不整合

インピーダンスがシステムに影響を及ぼす別の箇所は、伝送ラインのインピーダンスです。2つのシステムが接続されている場合、1つのシステムのインピーダンスが他のシステムのインピーダンスよりもはるかに高いか低い場合、これは信号の反射につながります。

たとえば、多重化システムがNIデバイスの入力インピーダンスと比較して高いソースインピーダンスがあるソースによって駆動される場合、スキャンされた1つのチャンネルの電圧が別のスキャンされたチャンネルに反映されることがあります。これらの反射を除去するために、ソースインピーダンスと入力インピーダンスを整合させる必要があります。

不整合なインピーダンス問題のトラブルシューティングに関する詳細は、Impedance and Impedance Matchingを参照してください。

未接続またはオープンなチャンネルがある

接続されていないチャンネルがスキャンリストに含まれている場合は、高ソースインピーダンスと同様の挙動が発生します。非接続時における別の一般的な挙動は、電荷注入によって生じるレールの1つにゆっくりとドリフトまたは浮動が発生することです。

接続されていないチャンネルの問題に対するトラブルシューティングと解決方法の詳細については、DAQデバイスの未接続チャンネルまたはオープンなチャンネルでの不的確な測定値となるを参照してください。

ゴースト

デジタルチャンネルの測定で予期しない電圧が発生した場合、または1つのチャンネルのみサンプリングしていると予期しない測定値がなくなる場合は、信号間のゴーストが原因である可能性があります。多重化されたデバイスで高いサンプリングレートを使用すると、ゴーストが発生することがあります。詳細については、How Do I Eliminate Ghosting from My Measurements?を参照してください。

不適切な接地

測定する信号がDAQデバイスと同じ設置面（グランド）を基準にしていない場合、グランドループが発生する可能性があります。グラウンドループにより、測定値にオフセットや誤差が生じることがあります。

接地に関する問題のトラブルシューティングについては、アナログ信号の配線とノイズに関する注意事項のセクション2および3を参照してください。

ノイズとクロストーク

測定された信号には、必然的に周囲の環境からのある程度のノイズまたは不要な信号（クロストーク）が含まれます。適切なシールドや接続方法によって、チャンネル間のクロストークや環境からの他のノイズの影響を減らすことができます。モジュールをセンサに接続する配線の長さも、ノイズを拾う度合いに影響します。

ノイズとクロストークに関する問題を解決する方法については、アナログ信号の配線とノイズに関する注意事項のセクション4、6、および7を参照してください。

接続されたチャンネルでの過電圧

信号を計測しているかどうかに関わらず、過電圧が最低でも一つのチャンネルにかけられた場合、クロストークが発生する可能性があります。そして、信号がチャンネルの入力レンジを超える場合、またはコモンモードを含む電圧がチャンネルの入力レンジを超える場合に、過電圧の現象は発生します。また、計測中のチャンネルが過電圧を計測した場合、セトリングタイムが増加し、クロストークのような現象が引き起こされる場合があります。

DAQデバイスのキャリブレーションが行われていない

ほとんどのDAQデバイスは、少なくとも年に1回（もしくは2年に1回）、認定された機関において校正する必要があります。温度変化は、測定の精度にも影響を及ぼします。温度変化の影響を軽減するには、DAQデバイスでセルフキャリブレーションを実行する必要があります。

校正の詳細については、校正サービスのページをご覧ください。

不適切な測定モード

ハードウェアとソフトウェアの設定で同じ測定モードを使用するようにします。たとえば、差動（DIFF）測定モードでは、2つのアナログ入力チャンネル間の値が使用されます。これらは、AI1+やAI1-などの正と負の端子で名前が付けられています。RSE（基準化シングルエンド）モードは、アナログ入力とグランドとの間で測定します。
 

メモ: すべてのモジュールがRSEをサポートしているわけではないため、デバイスが使用している測定モードをサポートしていることを確認する必要があります。この情報については、お使いのデバイスのユーザマニュアルを参照してください。
 

アナログ信号の配線とノイズに関する注意事項は、特定の測定モードの適切な配線方法を確認するのに役立つリソースです。さらに、正しい構成/モードを使用しているかどうかを判断するには、差動、RSE、およびNRSE端子構成の違いを参照してください。

DAQデバイスの故障

DAQデバイスが破損した場合は、不適切な読み取り値を返す可能性が非常に高くなります。EシリーズまたはMシリーズDAQデバイスをお持ちの場合は、DAQ Diagnostic Utilityを実行して問題のトラブルシューティングを行うことができます。それ以外の場合は、動作がシャーシ/システム間で一貫していることを確認して、個々のモジュールまたはカードが損傷していることを確認する必要があります。

追加情報

あまり一般的でない問題:

全般:

• 被検体またはセンサからの誤ったまたは予期しない出力がある
  オシロスコープを使用して被検体またはセンサの出力をチェックして、予期しない動作がNIデバイスまたは他社製のハードウェアに起因するかどうかを確認します。また、他の既知の信号をオシロスコープで測定して、適切に機能していることを確認します。

ハードウェア:

• SCXIシャーシ、PXI(e)シャーシ、またはその他の信号調節デバイスのヒューズが溶断しています。
• DAQデバイスや信号調節システムのピンが曲がっている場合、チャンネルに何も接続されていない状態と似た現象を引き起こします。
• 大きすぎるバイアス抵抗は信号のインピーダンスが高い場合と似たような現象を引き起こします。
• モジュールがサポートしている場合は、互いに隣接していない、または可能な限り離れていないアナログ入力チャンネルを使用してみてみます。
• 電圧設定ではなく電流設定のためにNIモジュールを配線している可能性があります。
• テスト中のセンサまたはデバイスがVDCを出力している間に、NIデバイスがVrmsで読み取られている可能性があります。デバイスの仕様書を参照して、出力および入力の測定タイプを確認します。データを√2倍してデータが期待値に収まるかどうかを確認することで、迅速にチェックできます。
• デバイスでアダプタブレークボードを使用している場合は、アダプタの端子番号がモジュールチャンネルと一致しないことがあります。デバイスのピン配置図とアダプタの端子番号を比較して、正しいチャンネルかを確認します。

ソフトウェア:

• ソフトウェアの不適切な設定
  ジャンパー設定可能な信号調節を使用する場合、ソフトウェア設定はジャンパー設定と一致する必要があります。
• ドライバソフトウェアの破損により、予期しない値も発生する場合があります。DAQmxドライバを強制的に再インストールしてみます。
• 目的のアプリケーション要件に適したカットオフ周波数に設定されていない可能性のあるフィルタ設定が構成されている場合があります。
• マイクロコンピュータまたはシングルボードコンピュータを使用している場合、通常のコンピュータに比べて故障しやすい傾向があります。コンピュータを別の稼働中のコンピュータと交換して、DAQデバイスに問題がないかを確認します。