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使用NI PXI平台构建多通道数据采集系统
我们在基于NI PXI平台的多通道数据采集系统上，记录来自麦克风的时间波形。PXI机箱包含九个16通道NI PXI-4496模块和两个4通道NI PXI-4462 DSA板卡，它们具有同步采样的特性可以确保所有152个通道处于正确的相位。DSA板卡具有每通道24位模拟输入和IEPE恒定电流信号调理的特点，是进行精确麦克风测量的理想选择。
PXI-4496模块具有113 dB动态范围，而且在高达204.8 kS/s的速率下可以对所有16个通道进行同步采样。此外，模块包含内建的抗混叠滤波器，这些滤波器的参数会根据采样率自动进行调节，与此同时，模块还提供了高达20 dB的软件可选输入增益。113 dB动态范围和20dB的软件可选增益调节让我们可以对弱信号和强信号都进行精确测量。另外，采集到的数据经过一转折频率为0.5 Hz的高通滤波器进行AC耦合。
图3：NAH多通道数据采集与监视测量系统
我们可以用四分之一英寸的G.R.A.S. 40BE自由场麦克风和26CB预放大器进行高幅值压力测量。它允许4 Hz至100 kHz ± 3 dB的频率响应。此外，两个设计修改可以对这个应用程序传感器进行定制。麦克风被设计为具有1 mV/Pa标称灵敏度，可以测量高达170 dB的各个等级的声压。我们还将四分之一英寸麦克风的预放大器扩展为半英寸BNC接头将电线连接降至最小，抑制声音反射并且提高阵列安装的坚固程度。在数据采集系统上的IEPE调理板卡提供了恒定电流的前置放大器。
NAH测量系统使用包含90个麦克风的二维麦克风阵列，通过四个轮子和导轨，这个麦克风阵列可以在与喷流平行的平面上移动。待测区域被分解为多个二维麦克风阵列块。导轨让我们可以在喷流中精确定位测试装备。此外，可以将测试装备锁定在某一位置上。
图4：NAH测量团队与F-22
所有通道的数据以流的形式通过同轴电缆，使用MXI-4连接传输到远端的1 U控制器。控制器包含Intel Core 2 Quad处理器和四块250 GB硬盘驱动器组成RAID 0配置。控制器的RAID 0配置允许超过150个通道传输数据流，并同时运行数据监视和分析软件。
另外，足够的存储空间也是十分重要的，152个通道一个测量区域在96000 Hz采样速率下30秒产生的数据超过1.75 GB。我们可以利用沿着喷流在不同引擎能量状态下对多个测量区域进行测量，对喷流进行特征提取；因此，数据用非专用的二进制格式存储。我们可以使用在太阳光下可以阅读的运行Windows操作系统的远程桌面控制并监视数据采集，用无线方式或是连线到控制器。数据存储系统在MIL-SPEC运输箱中。
数据采集系统位于距离喷嘴大约61米的位置。定制的InfiniBand电缆连接数据采集系统和测试装备。这个长度将在恶劣的喷流环境中数据采集硬件的振动降到最小，并让测试装备能够在喷流的整个长度上移动。而且，这样的电缆安排还降低了麦克风测试阵列的重量。更重要的是，有了灵活的LabVIEW软件，我们能够定制监视和数据验证的函数。
我们完成了组件测试，确保仪器工作正常。声学仪器测试是比较直观的，可扩展数据处理是主要关注点。我们成功地测试了数据采集系统，该系统的152个通道能够以100 kHz的速率进行同步采样。我们还将引进其他可视化工具，进行未来的性能评估。
