NI SCXI-1140

产品概述

NI SCXI-1140 是National Instruments（美国国家仪器公司，简称NI）推出的一款高性能、模块化信号调理模块，属于其经典的SCXI（Signal Conditioning eXtensions for Instrumentation）平台。该模块专为需要高精度、多通道动态信号采集的应用而设计。具体而言，NI SCXI-1140 是一款8通道动态信号分析模块，集成了抗混叠滤波器和可编程增益放大器，能够将来自传感器（如加速度计、麦克风）的微弱模拟信号进行放大、滤波和隔离，使其适合由数据采集卡进行高保真数字化。在工业测试、监测和控制系统（尤其是状态监测和噪声振动分析）中，SCXI-1140 扮演着从物理世界到数字世界的关键桥梁角色，确保原始信号的质量和完整性。

产品参数

• 产品型号： SCXI-1140

• 品牌： National Instruments (NI)

• 产品系列： SCXI 模块化信号调理系统

• 通道数： 8路同步采样差分输入通道。

• 输入类型： 差分输入，适用于连接IEPE/ICP®型传感器（内置恒流源激励）或通用电压型传感器。

• 增益设置： 每通道独立软件可编程增益，典型增益选项包括：1， 10， 100， 1000。

• 滤波器： 每通道集成可配置的抗混叠低通巴特沃斯滤波器。

  • 滤波器类型： 8阶低通

  • 截止频率： 软件可选，典型范围从10 Hz到25.6 kHz（具体取决于型号版本）。

• 最大采样率： 每通道最高可达51.2 kS/s（聚合采样率取决于后端DAQ卡）。

• ADC分辨率： 依赖于后端数据采集卡的分辨率（通常为16位或24位）。

• 输入耦合： AC或DC耦合可选。

• IEPE激励电流： 为每路IEPE传感器提供可编程的恒定电流源（通常为0或4 mA）。

• 连接器： 通过SCXI机箱的背板与DAQ卡通信，信号通过前端接线端子板连接。

• 兼容性： 需安装在SCXI机箱（如SCXI-1000， SCXI-1001）中，并通过SCXI总线与NI的PCI/PXI/PCIe等总线数据采集卡配合使用。

优势与特点

1. 卓越的信号调理性能： NI SCXI-1140 的核心优势在于其专业的信号调理能力。其高精度的可编程增益放大器（PGA）能够放大微伏级的小信号，而内置的高阶抗混叠滤波器能有效滤除高频噪声，防止采样混叠，确保动态信号（如振动、声音）采集的准确性和真实性。

2. 专为IEPE传感器优化： 该模块内置了每通道独立的IEPE恒流源，可以直接连接并供电给最常见的压电式加速度计和传声器，无需外接信号调理器，极大地简化了测试系统的搭建。

3. 模块化与高通道密度： 作为SCXI系统的一员，SCXI-1140 体现了高度的模块化和可扩展性。单个4槽SCXI机箱可安装多个模块，轻松实现32或更多通道的高密度同步动态信号采集，且所有通道通过背板保持精确同步。

4. 与NI生态系统无缝集成： 该模块与NI的SCXI机箱、各类DAQ卡以及图形化编程软件LabVIEW和配置工具NI-DAQmx驱动完全兼容。用户可以在统一的软件环境中轻松配置增益、滤波、激励电流等所有参数，并进行数据采集、分析和显示。

5. 工业级的可靠性： 设计用于实验室和工业环境，提供稳定、可重复的测量性能，适合长期的在线监测和测试应用。

应用领域与案例

NI SCXI-1140 广泛应用于需要高质量动态信号采集的测试、测量与状态监测领域。

• 应用领域：

  • 机械状态监测与预测性维护（旋转机械振动分析）

  • 噪声、振动与声振粗糙度测试

  • 结构健康监测

  • 音频测试与分析

  • 实验室物理实验数据采集

• 应用案例：
  在一家发电厂，为了对关键设备（如汽轮发电机组）进行在线状态监测，工程师构建了一套基于NI PXI平台的数据采集系统。系统包含一个SCXI机箱，其中插有两块NI SCXI-1140模块，共计16个通道。这些通道分别连接到安装在轴承座、机壳等位置的IEPE加速度传感器。SCXI-1140 模块为传感器提供4mA激励，并将传感器输出的微弱电荷信号转换为放大的电压信号，同时通过可编程低通滤波器滤除高频电气干扰。经过调理后的信号通过SCXI背板传输给PXI机箱内的高分辨率数据采集卡进行数字化。上位机运行LabVIEW开发的监测软件，实时分析振动频谱，一旦发现特征频率幅值超标，立即触发预警，从而实现对设备故障的早期发现和预测性维护。

与竞品对比

• vs. 直接使用高分辨率DAQ卡： 许多DAQ卡也提供模拟输入，但其前端调理（如滤波、增益）通常有限，且不直接支持IEPE传感器。NI SCXI-1140 提供了专业级的调理功能，在动态范围、抗干扰能力和传感器兼容性上远胜于DAQ卡的基本输入，特别适合精密动态测量。

• vs. 其他品牌信号调理系统（如德维创DEWE系列、舜宇智能光学等）： 这些系统可能提供一体化的解决方案。SCXI-1140 的优势在于其与NI庞大的软硬件生态系统（LabVIEW， PXI， CompactDAQ）的深度集成，为已经使用或倾向于使用NI平台的用户提供了无缝、可扩展的标准化方案。

• vs. 独立的电荷放大器或滤波器： 使用独立的单通道仪器组合会使得系统体积庞大、布线复杂且通道间同步困难。SCXI-1140 将多通道调理功能集成在一个紧凑的模块中，并通过背板实现精准同步，大大提高了系统的集成度、可靠性和易用性。

选型建议与注意事项

1. 系统兼容性确认： NI SCXI-1140 不能独立工作。必须确保拥有兼容的SCXI机箱（提供电源和总线）以及后端支持SCXI总线的NI数据采集卡（如PCI-4451， PXI-4461等）。同时，需要安装正确版本的NI-DAQmx驱动。

2. 明确传感器类型与信号需求： 确认您的传感器是否为IEPE型或需要电压输入。根据被测信号的幅值和频率范围，确定所需的增益设置和抗混叠滤波器截止频率是否在SCXI-1140的配置范围内。

3. 同步与采样率规划： 如果需要多个SCXI-1140模块或多通道同步采集，需确保所有模块安装在同一机箱内，并通过背板由同一主控模块或DAQ卡进行同步控制。同时，计算总采样率需求，确保后端DAQ卡和系统总线能够支持。

4. 软件与驱动准备： 使用此模块需要NI的配套软件（LabVIEW/ LabWindows/CVI等）和NI-DAQmx驱动。确保具备相应的开发环境和软件许可。

5. 校准考虑： 对于要求极高精度的应用，需注意模块的校准周期。NI提供校准服务，以确保其长期测量精度。在搭建关键测量系统时，应规划定期校准

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