模拟输入通道中出现意外电压,浮动电平或串扰

更新 Apr 30, 2021

适用于

硬件

  • PXI Analog Input Module
  • C Series Universal Analog Input Module
  • Voltage Input Module for SCXI

驱动

  • NI-DAQmx

问题详述

我的模拟输入通道上出现串扰,浮动,随机尖峰,波动,噪声过大或其他一些不希望的电压等现象。这种现象有什么可能的原因,我该如何进行排除故障?

解决方案

您在模拟通道上看到意外电压或串扰的可能原因有很多。一些常见的原因是:
  • 高源阻抗

阻抗是测量系统中衡量电路如何阻碍电流的指标。它是电阻,电容和电感共同作用的结果。在理想系统中,ADC具有无限阻抗。实际上,情况并非如此。它们只是具有非常高的阻抗。

但有时ADC测量的源也可能具有高阻抗。这种高源阻抗会导致ADC的测量电压明显下降,并引起测量不准确的问题。

更多详细信息请参见规格说明:C系列的输入阻抗部分。

  • 鬼影

如果您在数字通道测量中得到意外电压,但当您仅从一个通道采样时意外电压消失,这可能是由于信号之间的鬼影造成的。在多路复用设备上使用高采样率时可能会导致此现象。请参阅如何从我的测量中消除鬼影?以获得更多信息。

  • 未连接或开路通道
如果通道扫描列表中包含未连接的通道,则会出现与高输入阻抗相似的行为。未连接通道会导致的另一种常见行为是由电荷注入引起的电压缓慢漂移或浮动。

故障排除和解决未连接通道问题的更多详细信息,请参阅未连接或开路通道上的错误读数。此外,在SCXI通道扫描时开路可能会出现其他问题。

  • 接地不当
如果要测量的信号没有与DAQ设备共地时,则存在接地回路的可能性。接地回路可能导致测量中的偏移和误差。

关于接地问题进行故障排除的信息,请参阅模拟信号的现场接线和噪声注意事项

  • 噪声和串扰
测得的信号几乎不可避免地包含来自周围环境的一些噪声或不需要的信号(串扰)。正确的屏蔽和接线方式可以减少通道之间的串扰和来自环境的其他噪声的影响。模块和传感器之间的接线距离也会影响拾取的噪声量。

关于解决噪声和串扰问题的更多信息,请参阅模拟信号的现场接线和噪声注意事项
 

  • 阻抗匹配
阻抗可以影响系统的另一种方式是传输线阻抗。当连接两个系统时,如果一个系统的阻抗远高于或低于另一个系统,则可能导致信号反射。

例如,与NI卡的输入阻抗相比,如果多路复用系统由具有高源阻抗的源驱动,您可能会看到来自一个扫描通道的电压反映在另一个扫描通道上。为了消除这些反射,应匹配源阻抗和输入阻抗。

有关阻抗不匹配阻抗问题的更多信息,请参见阻抗和阻抗匹配
  • 连接通道的过压
任何通道上的任何过压,当信号超出通道的规定范围或当共模电压允许信号超出器件的工作范围时,无论该通道是否在扫描列表上,都可能导致串扰。此外,如果通道被扫描,过电压会增加测量的稳定时间,并可能导致类似串扰的行为。

有关解决过压问题的信息,请参阅SCXI过压导致串扰和重影

  • DAQ设备的校准
大多数DAQ设备应至少每年由计量实验室校准一次。同时,温度变化也会影响测量的准确性。要减少温度变化的影响,您应该在DAQ设备上运行自校准。

有关校准的更多信息,请访问校准服务

  • 测量模式不正确

请务必在硬件和软件设置中使用相同的测量模式。例如,差分(DIFF)测量模式采用两个模拟输入通道之间的差值。这些通道用正极和负极标记,例如AI1 +和AI1-。参考单端(RSE)模式测量模拟输入和地之间的电压。接地标记为GND,模拟输入的标记类似于AI1。

确保在物理设置和软件中使用相同的测量方式。在软件中使用DIFF,在AI1和GND之间进行测量(RSE接线)将产生意外结果。 现场接线和噪声考虑因素是检查给定测量模式下正确接线方式的有用资源。

确保您使用的设备支持您正在使用的接线方式,并非所有模块都支持RSE。有关此信息,请参阅设备的用户手册。

  • 损坏的DAQ设备
如果DAQ设备损坏,很可能会收到不正确的读数。如果您有E或M系列设备,则可以通过运行DAQ诊断工具来解决问题。否则,您应验证机箱/系统之间的行为是否一致,以确认单个模块或卡是否损坏。
  • 其他原因
    • SCXI机箱、PXI(e)机箱或其他信号调理模块的保险丝熔断
    • DAQ设备或信号调理模块上的引脚弯曲 - 导致通道未连接等现象。
    • 大偏置电阻 - 导致高源阻抗等现象。
    • 软件设置不正确 - 使用跳线可配置信号调理时容易出现此问题;软件设置应匹配跳线设置。
    • 驱动程序中的软件损坏也可能导致意外的值。尝试强制重新安装DAQmx驱动程序。
    • 被测设备或传感器的输出不正确值时,使用示波器检查被测设备或传感器的输出,以查看此意外行为是由NI设备还是第三方硬件引起的。
    • 当您的传感器或被测设备输出VDC时,您的NI设备可能正在读取Vrms,这可能导致测量显示不正确。请参阅设备规格表,了解输出和输入测量类型。您可以通过将数据乘以√2来快速检查,看看它是否会导致数据落在预期值范围内。
    • 如果您在设备上使用适配器分线板,请注意适配器的引脚可能与模块的通道不匹配。请务必参考设备以及适配器的引脚图,以确保您测试到正确的通道。
    • 您可能要将NI模块连接到电流设置而不是电压设置,反之亦然。