Назначение
Модули измерительные для резистивных мостовых схем NI PXI-4220, NI PXIe-4330, NI
PXIe-4331 (далее - модули) предназначены для измерения электрического напряжения в полных, 1/2 и 1/4 резистивных мостовых схемах.
Описание
Модули представляют собой устройства на основе аналого-цифрового (АЦП) и цифроаналогового (ЦАП) преобразователей. Измеряемое напряжение с диагонали резистивного моста поступает на программируемый дифференциальный усилитель, после чего в АЦП производится преобразование мгновенного значения напряжения аналогового сигнала в двоичный цифровой код. Напряжение питания моста формируется в ЦАП. Коэффициент преобразования входного напряжения и напряжение питания моста выбираются из ряда дискретных значений. Модули включают в себя набор резисторов для завершения 1/2 и 1/4 мостовых схем, шунтирующие резисторы и потенциальные контакты для балансировки моста с учетом влияния сопротивления соединительных кабелей.
Каналы модулей независимые (количество каналов преобразования равно количеству входных каналов).
В модуле NI PXI-4220 измерение напряжения в диагонали резистивного моста и установка напряжения питания моста осуществляются независимо.
В модулях NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 производится измерение отношения напряжения в диагонали моста к установленному напряжению питания моста.
Модуль NI PXI-4220 устанавливается в слот шасси PXI, модули NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 устанавливаются в слот шасси PXI Express. Общий вид модулей NI PXI-4220 показан на рисунке 1, модулей NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 - на рисунке 2.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (драйвер), устанавливаемое на контроллер, который находится в шасси PXI или PXIe, выполняет функции управления режимами работы и обработки измерительной информации, в том числе прямое и обратное преобразование двоичного цифрового кода в десятичный код, усреднение, вычисление максимальных и минимальных значений.
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений «низкий» по Р 50.2.077-2014, класс риска “A” по WELMEC 7.2 Issue 5.
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| NI PXI-4220 | NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 |
| идентификационное наименование | NI-DAQ | NI-DAQmx |
| идентификационный номер версии | 7.0 и выше | 9.2.2 и выше |
Технические характеристики
Метрологические и технические характеристики модулей приведены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2
| модуль | тип интерфейса | количество каналов | разрядность АЦП | максимальная скорость отсчетов, 1/с | диапазоны измерения |
| NI PXI-4220 | PXI | 2 | 16 бит | 333000 | от ± 10 мВ до ± 10 В 1 |
| NI PXIe-4330 | PXIe | 8 | 24 бит | 25600 | ± 25 мВ/В; ± 100 мВ/В 2 |
| NI PXIe-4331 | 102400 |
Примечания к таблице 1:
1 В зависимости от установленного диапазона автоматически выбирается коэффициент усиления из ряда дискретных значений от 1 до 1000.
2 Отношение напряжения в диагонали моста к напряжению питания моста (устанавливается по выбору).
Таблица 3
| Наименование характеристики | Значение |
| 1 | 2 |
| Измеряемая величина: NI PXI-4220 - напряжение в диагонали моста; NI PXIe-433x - отношение напряжения в диагонали моста к напряжению питания моста |
| Номинальные значения резисторов для завершения мостов |
| 1/2 мостовая схема | 5 кОм |
| 1/4 мостовая схема, по выбору 1 | 120 Ом; 350 Ом; 1 кОм |
| Номинальные значения шунтирующих резисторов, кОм 2 | 50; 100 |
| Напряжение питания моста UEX |
| диапазон установки | |
| NI PXI-4220 от внешнего источника от внутреннего источника (с шагом 10 мВ) | по выбору от 10 мВ до 10 В |
| NI PXIe-4330, NI PXIe-4331, только от внутреннего источника, В | 0,625; 1; 1,5; 2; 2,5; 2,75; 3,3; 5; 7,5; 10 |
Продолжение таблицы 3
| 1 | 2 |
| пределы допускаемой абсолютной погрешности установки напряжения UEX, не более, мВ |
| NI PXI-4220 | ± (0,03 • Uex + 20 мВ) |
| NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 | ± (0,05 • UEX + 83 мВ) |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности Д измерения напряжения (NI PXI-4220) и отношения напряжений (NI PXIe-4330, NI PXIe-4331) определяются формулой Д = ± (m-X + A), где X - измеряемая величина; m - относительная мультипликативная погрешность; A = (A0 + AN) - абсолютная аддитивная погрешность; A0 - смещение нуля; AN - уровень собственных шумов. |
| относительная мультипликативная погрешность, не более |
| NI PXI-4220 при температуре (23 ± 10) оС NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 при температуре ( при скорости отсчетов < 51200 1/с | 1-10’3 3 ± 5) оС 5d0-4 |
| при скорости отсчетов > 51200 1/с в диапазоне ± 25 мВ/В в диапазоне ± 100 мВ/В | 540-4 + 1,5^10-3 • 10 В/Uex 5Ч0-4 + 1,5-10-3 • 2,5 В/Uex |
| смещение нуля, не более NI PXI-4220 при температуре (23 ± 10) оС в диапазонах от ± 10 до ± 100 мВ | 0,05 мв |
| в диапазонах от ± 115 до ± 238 мВ | 0,075 мВ |
| в диапазонах от ± 278 до ± 500 мВ | 0,150 мВ |
| в диапазонах от ± 555 мВ до ± 1 В в диапазонах от ± 1,15 до ± 2,38 В в диапазонах от ± 2,78 до ± 5 В | 0,3 мВ 0,5 мв 1,5 мВ |
| в диапазонах от ± 5,55 до ± 10 В | 3 мВ |
| NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 при температуре (23 ± 5) оС |
| при скорости отсчетов < 51200 1/с | |
| в диапазоне ± 25 мВ/В в диапазоне ± 100 мВ/В при скорости отсчетов > 51200 1/с | 0,108 мВ/UEX. 0,168 мВ/Uex ........ |
| в диапазоне ± 25 мВ/В | 0,138 мВ/Uex |
| в диапазоне ± 100 мВ/В | 0,198 мВ/Uex |
| уровень собственных шумов в рабочем диапазоне температур, не более |
| .........................................................................NI PXI-4220......................................................................................................................................................................................... в диапазонах от ± 10 до ± 23,8 мВ в диапазонах от ± 27,8 до ± 50 мВ | 1 мкВ 3 мкВ |
| в диапазонах от ± 55,5 до ± 100 мВ | 5 мкВ |
| в диапазонах от ± 115 до ± 238 мВ | 10 мкВ |
| в диапазонах от ± 278 до ± 500 мВ | 25 мкВ |
| в диапазонах от ± 555 мВ до ± 1 В в диапазонах от ± 1,15 до ± 2,38 В в диапазонах от ± 2,78 до ± 5 В | 50 мкВ 100 мкВ 250 мкВ |
| в диапазонах от ± 5,55 до ± 10 В | 500 мкВ |
Продолжение таблицы 3
| 1 | 2 |
| NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 при скорости отсчетов 25600 1/с |
| при напряжении питания моста 0,625 В при напряжении питания моста 1 В при напряжении питания моста 1,5 В | 3 мкВ 1,84 мкВ ........ 1,23 мкВ |
| при напряжении питания моста 2 В | 0,92 мкВ |
| при напряжении питания моста 2,5 В | 0,74 мкВ |
| при напряжении питания моста 2,75 В | 0,67 мкВ |
| при напряжении питания моста 3,3 В при напряжении питания моста 5 В при напряжении питания моста 7,5 В | .....0,56 мкВ.......................................................................................................................................... 0,37 мкВ 0,25 мкВ |
| при напряжении питания моста 10 В | 0,18 мкВ |
| дополнительная мультипликативная относительная погрешность в рабочем диапазоне температур, не более |
| NI PXI-4220 | Г10-3 |
| NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 | 5Ч0-4 |
| дополнительное смещение нуля в рабочем диапазоне температур, не более |
| NI PXI-4220 | |
| в диапазонах от ± 10 до ± 500 мВ | 100 мкВ |
| в диапазонах от ± 555 мВ до ± 1 В | 500 мкВ |
| NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 | 90 мкВ/В |
| Тип разъемов |
| NI PXI-4220 | D-SUB 9-pin, 2 шт. |
| NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 | DIN 41612/IEC60603 96-pin |
| Потребляемая мощность (от шасси), не более | |
| NI PXI-4220 | 10 Вт |
| NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 | 18.9 Вт |
| Г абаритные размеры, не более, мм | 160 х 100 х 20 |
| Масса, не более | |
| NI PXI-4220 | 148 г |
| NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 | 152 г |
| Рабочие условия применения температура, оС относительная влажность воздуха, % | от 0 до + 55 от 10 до 90 |
| У словия транспортирования и хранения | |
| температура, оС | от минус 10 до + 70 |
| относительная влажность воздуха, % | от 10 до 90 |
Примечания к таблице 3:
1 Номинал 1 кОм только для NI PXIe-4330, NI PXIe-4331.
2 Номинал 50 кОм только для NI PXIe-4330, NI PXIe-4331.
Знак утверждения типа
наносится на лицевую панель модулей в виде наклейки и на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
Комплектность модулей приведена в таблице 4.
Таблица 4
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Модуль измерительный для резистивных мостовых схем | NI PXI-4220, NI PXIe-4330, NI PXIe-4331 (в соответствии с заказом) | 1 |
| Программное обеспечение (драйвер) на компакт-диске | NI-DAQ для NI PXI-4220 NI-DAQmx для NI PXIe-433x | 1 |
| Кабели и принадлежности | в соответствии с заказом | по заказу |
| Руководство по эксплуатации на русском языке | NI PXI-4220. Руководство пользователя NI PXI-433x. Руководство пользователя | 1 |
| Методика поверки | Ml-NI4220/433x-2010 | 1 |
Поверка
осуществляется по документу М11-\I4220/433x-2010 «Модули измерительные для резистивных мостовых схем NI PXI-4220, NI PXIe-4330, NI PXIe-4331. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ «Росиспытания» 18.10.2010 г.
Необходимые средства поверки, требования к их основным метрологическим характеристикам и рекомендуемые средства поверки приведены в таблице 5.
Таблица 5
| Средство поверки и требования к его метрологическим характеристикам | Рекомендуемое средство поверки и его метрологические характеристики |
| Вольтметр постоянного напряжения: относительная погрешность измерения постоянного напряжения от 0,6 до 10 В не более ± 0,05 % | Мультиметр цифровой Keithley 2000: относительная погрешность измерения постоянного напряжения от 0,6 до 10 В не более ± 0,008 % |
| Калибратор постоянного напряжения - для NI PXIe-4220: абсолютная погрешность установки постоянного напряжения не более ± (240-4/U + 20 мкВ) в диапазоне от 10 до 500 мВ ± (240-4/U + 100 мкВ) в диапазоне от 0,555 до 3 В ± [240-4^U + 500 мкВ] в диапазоне от 3,3 до 10 В - для NI PXIe-4330, NI PXIe-4331: относительная погрешность установки постоянного напряжения 240 мВ не более ± 0,015 % | калибратор универсальный Fluke 9100: абсолютная погрешность установки постоянного напряжения не более: ± [6-10’5-U + 4,16 мкВ] в диапазоне от 5 до 320 мВ ± [6-10’5-U + 41,6 мкВ] в диапазоне от 320 мВ до 3,2 В ± [6,5-10’5-U + 416 мкВ] в диапазоне от 3,2 до 32 В относительная погрешность установки постоянного напряжения 240 мВ не более ± 0,008 % |
Сведения о методах измерений
Методы измерений изложены в документах «NI PXI-4220. Руководство пользователя», «NI PXIe-4330, NI PXIe-4331. Руководство пользователя».
Нормативные документы
ГОСТ 22261-94. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.
ГОСТ 8.027-2001. ГСИ. Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы.
