??? 自20世紀90年代末USB（通用串行總線）出現(xiàn)以來，它簡化了鍵盤及鼠標等計算機外部設(shè)備的連接與安裝。現(xiàn)在，隨著USB數(shù)據(jù)采集" title="數(shù)據(jù)采集">數(shù)據(jù)采集設(shè)備的出現(xiàn)，開發(fā)測量系統(tǒng)" title="測量系統(tǒng)">測量系統(tǒng)的工程師們也可以充分利用USB即插即用" title="即插即用">即插即用的好處了。另外，20余家傳感器公司根據(jù)IEEE 1451.4規(guī)定合作開發(fā)了傳感器的即插即用標準，此標準大幅減少了傳感器測量系統(tǒng)的搭建、配置及編程工作。結(jié)合使用這兩種技術(shù)，工程師們可以方便地開發(fā)從傳感器到計算機的即插即用數(shù)據(jù)采集（DAQ）系統(tǒng)，這樣的組合不僅使硬件安裝的時間縮至一半，還減少了應(yīng)用程序" title="應(yīng)用程序">應(yīng)用程序的開發(fā)時間，從而極大地降低了測量系統(tǒng)的總成本。
USB提高了安裝和配置效率
??? 因為工程師能輕松地將設(shè)備連接到USB，所以它成為最受歡迎的計算機外部設(shè)備總線。但是，這樣的連接方式為何如此簡單？首先，USB的易用性來自于設(shè)備的自動識別和安裝性能。雖然每條USB總線只能有一個主機（一般是計算機），但是它可以同時連接多達127臺設(shè)備。主機初始化并控制所有總線通信，所以它擁有大多數(shù)協(xié)議信息。根據(jù)USB規(guī)格的規(guī)定，總線信號在一對數(shù)據(jù)線(D+和D-)上產(chǎn)生。在將任何一臺設(shè)備插入到USB端口上之后，它的默認地址為0。在連接完畢后，設(shè)備將D+線拉到3.3V的“高”狀態(tài)。主機檢測到此變化，給設(shè)備重新分配一個新地址，然后啟動一個安裝任務(wù)。在此任務(wù)中，它要求獲得設(shè)備的各種信息，例如類型(集線器或具有特定功能的終端設(shè)備)等。當主機安裝好總線上的設(shè)備之后，操作系統(tǒng)將立即接管并安裝所有需要的驅(qū)動程序，從而用戶可以與該設(shè)備進行交流。這一相對簡單的過程就是“即插即用（Plug and Play）”技術(shù)。
??? PCI等內(nèi)部總線要求用戶關(guān)機并重新開啟計算機后才能安裝硬件，而即插即用USB連接功能為需要頻繁斷開、然后重新連接硬件的便攜性的用戶帶來極大的益處。大型工程公司經(jīng)常在各個部門之間共享測量設(shè)備，這樣，USB的連接能力就避免了花費大量時間安裝和設(shè)定硬件，極大地方便了硬件共享。這一共享能力不僅節(jié)省了公司購買設(shè)備的費用，而且花費在安裝上的時間也縮短了很多，從而節(jié)省了總成本，提高了效率。
傳感器即插即用技術(shù)大大縮短了安裝與編程時間
??? IEEE標準協(xié)會最新通過的標準——IEEE 1451.4智能傳感器混合模式接口定義了一種為傳統(tǒng)模擬傳感器和激勵源添加自我識別能力的機制，實際上就是使其成為可即插即用的傳感器。IEEE 1451.4由傳感器制造商、儀器及軟件供應(yīng)商以及用戶聯(lián)合開發(fā)，定義了混合模式傳感器的概念，同時提供模擬和數(shù)字接口。模擬電氣接口以傳統(tǒng)方式提供反映出物理現(xiàn)象的信號（例如溫度、壓力及重力等）。
??? 另外，IEEE 1451.4智能傳感器電子數(shù)據(jù)表TEDS(Transducer Electronic Data Sheet)傳感器還提供了一個數(shù)字接口，與傳感器內(nèi)部的內(nèi)置存儲設(shè)備進行通信。此存儲器包含二進制的TEDS信息，識別和描述傳感器或激勵源，例如制造商信息、傳感器型號、序列號、測量范圍、敏感度及校準數(shù)據(jù)等(如圖1所示)。
??? NI對中國631家客戶及潛在客戶進行的研究顯示：工程師們平均花在軟硬件配置上的時間成本占測量系統(tǒng)總成本的22%。根據(jù)以往的實踐，測量系統(tǒng)的設(shè)定和配置需要手動輸入傳感器參數(shù)，例如量程、敏感度及比例系數(shù)等，以便軟件可以正確地轉(zhuǎn)換并解析傳感器數(shù)據(jù)。現(xiàn)在，配備智能TEDS傳感器和傳感器即插即用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)" title="數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)">數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就可以自動完成配置工作。不僅將硬件與軟件搭建時間縮至一半，還提高了系統(tǒng)總體的集成性和可靠性。
??? 除了縮短設(shè)定時間之外，TEDS還縮短了工程師開發(fā)應(yīng)用軟件所花費的時間。若使用傳統(tǒng)的傳感器，工程師們需要花費大量的時間編制傳感器標定程序。由于標定信息已知，智能TEDS傳感器就可以省去這個步驟。LabVIEW傳感器即插即用應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境（如LabVIEW）可以自動導(dǎo)入TEDS數(shù)據(jù)，并將傳感器電壓轉(zhuǎn)換成適當?shù)墓こ虇挝唬鵁o需開發(fā)者的任何額外工作。對于數(shù)百個傳感器安裝在飛機各個位置的飛機機翼應(yīng)力測試等多通道傳感器應(yīng)用，其節(jié)省下來的安裝和編程時間是相當可觀的。
即使是使用傳統(tǒng)傳感器的工程師也可以通過Virtual TEDS（虛擬TEDS）獲得TEDS所具有的諸多好處。不同于傳感器內(nèi)置的EEPROM，虛擬TEDS文件存儲在本地計算機或網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)庫中。這樣，模擬傳感器可以在不改變內(nèi)置EEPROM的情況下利用TEDS的諸多好處。對于傳感器工作環(huán)境禁止使用EEPROM（或任何電子元件）的情況，虛擬TEDS文件就非常有幫助(如圖2所示)。
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組合技術(shù)降低測量應(yīng)用總成本
??? 在設(shè)計測量系統(tǒng)時，通過組合即插即用傳感器與USB接口的數(shù)據(jù)采集卡，可以建立起從傳感器到計算機的完整即插即用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(如圖3所示)。NI提供USB數(shù)據(jù)采集卡與傳感器即插即用信號調(diào)理硬件。另外，NI的最新測量驅(qū)動服務(wù)軟件——NI-DAQmx支持傳感器即插即用功能，現(xiàn)在開發(fā)者可以使用LabVIEW、Visual Basic和C，利用USB數(shù)據(jù)采集硬件和即插即用傳感器輕松完成測量。所有這些硬件和軟件產(chǎn)品都是即插即用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一部分。在組合后，不僅可以降低安裝和配置成本，還可以減少應(yīng)用程序開發(fā)成本。根據(jù)一項針對數(shù)據(jù)采集工程師展開的調(diào)查，使用即插即用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以使每個系統(tǒng)安裝與應(yīng)用程序開發(fā)階段的成本降低50%，而總成本降低13％。在我們的調(diào)查中，測量系統(tǒng)開發(fā)平均總成本(包括硬件的軟件成本及其他所有相關(guān)時間成本)大約為560 000元人民幣，即平均節(jié)省72 800元人民幣。
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