NI PXI设计验证

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概览

美国国家仪器公司通过广泛的严格测试来对美国国家仪器公司通过大量的严格测试来对NI PXI机箱和控制器进行设计验证。为了使产品在规格范围内具有可靠的性能，以确保在不合适的安装环境下不会造成损坏设备损坏或危及操作者安全收到威胁的情况，NI公司花费了大量的时间和资源来确保公司投入了大量的时间和资源来确保PXI系统能够满足最严格的指标和用户的应用需求。多数测试和评估工作是由NI内部的全职专业测试工程师完成的，这些工程师都是各自领域(如电磁兼容、安全性和机械工程等)里的专家。同时，多数测试是美国国家仪器公司利用本公司的NI PXI系统、NI LabVIEW和NI TestStand完成的。

跨产品集成评估

NI PXI系统的关键优势之一就是所有的产品都经过了大量的测试，确保其能够与NI公司其它的软硬件进行集成。美国国家仪器（NI）公司的跨产品集成服务团队确保模块在不同的配置情况下可以正常的工作。美国国家仪器（NI）公司并没有对每种可能的配置都进行测试，但是它对最常见和最常用的配置都进行了测试。例如，NI公司验证了高信道配置及最大化总线带宽和将数据写入磁盘的配置。

美国国家仪器(NI)公司的机箱和控制器产品都是经过测试的，以确保它们在大量的标准和性能测试中拥有最佳性能。

环境评估

美国国家仪器(NI)公司对机箱和控制器设计进行了多种测试，如热环境室评估等，确保它们的工作能够完全满足设计指标。机箱里装有“热负载卡”，它们具有被动负载来获得PXI或PXI Express模块规定的最大功率。机箱的每个插槽都被插上这些卡，以创建需要全负载功率的系统。负载卡不但为全负载机箱获得了足够的功率，而且，每个负载卡还释放出规格兼容模块所产生的热量。然后，系统上电运行，并受到监视，以验证在后续测试中的工作情况。控制器也被配置用于运行一系列的测试，以不断地对硬盘驱动器、存储器、CPU、显卡和其它系统部件进行测试。

然后，温度从约25°C的室温上升到机箱和控制器规格的最高温度（对于许多NI系统而言是55°C），并保持18个小时。随后，温度迅速变化到规格的最低温度（对于许多NI系统而言是0°C），并保持18个小时。四天的测试之后是48个小时的湿度测试。温度升高到40 °C，而湿度控制在93% R.H。在这项测试中，机箱和控制器必须在规格条件内可靠地运行，而无任何故障才能通过检验，然后NI公司将它们出货给客户。

除了操作测试，美国国家仪器(NI)公司还将产品包装起来，并且在每个存储极限温度的情况下对产品进行18个小时的测试。

高加速寿命测试(HALT)评估

除了对机箱和控制器进行测试，验证它们在声明的规格下能够正常工作，美国国家仪器(NI)公司还更进一步地去提高NI PXI机箱和控制器的可靠性。我们对每种机箱和控制器设计都进行了HALT评估。我们结合了温度步进、快速温度变化、振动和电气变化等，来检测机箱或控制器中潜在的设计缺陷。在数分钟内，使元件和完成的设计上的随机振动级别达到30grm，而温度范围在60到100 °C，来找出可能的潜在设计缺陷。通常，检测到的这些缺陷可以用来改善机械和电气设计，使产品满足或超出NI公司的预期值。

电磁兼容性评估

随着设备速度和工作频率的提升，电磁兼容性(EMC)在确保测试和测量产品正常工作方面变得愈发的重要。美国国家仪器公司对NI PXI机箱和控制器的EMC性能评估进行了大量的投入。数百万美元的NI EMC测试设施和全职人员忘我的工作，保证了每种产品不仅满足应用的EMC标准，而且在指定的环境里能够正常工作。

与其它测试相似，EMC评估是对在工作在极限状态下的PXI机箱和控制器进行的分析。控制器将进行操作测试，其中包括不断地向存储器/磁盘写入数据，并且以最高性能设置来运行CPU和显卡芯片。机箱被配置用于对最低和最高电压输入进行测试，同时数据被连续发送到背板上。在系统工作正常后，它将在NI实验室中接受一周的EMC测试。这项评估包含了辐射和传导发射、对电源和应用信号线的辐射和传导发射的免疫、电源波动测试、谐波和闪变发射、静电放电测试和磁场免疫性等等。在产品通过了所有的适用于世界各地的EMC要求时，NI公司才会发布该产品。

安全性

在当今的办公室、实验室、制造工厂和工业环境中，雇员的安全是至关重要的。NI安全性评估是由公司内部经UL认证的安全性实验室完成的。美国国家仪器(NI)公司拥有全职的认证安全工程师和技术人员，他们对NI公司制造的每种产品进行评估，确保满足全球最高的安全性标准。经常应用在每种NI PXI机箱和控制器上的测试/要求的特色将在这里介绍。需要了解完整的标准、文章和视频演示，请访问ni.com/certification。

安全性测试不仅包括电气安全，它还包含热、机械和容错情况。其本上，NI安全性评估将保证操作者的正确使用或误用不会造成人员伤亡的情况。

由于新的危险电压（>42 V_pk/60 V_dc）测量类型和安全操作所需的额外预防措施，测试和测量仪器用户的安全意识正在不断提高。例如，一些测试和测量产品需要测量高达或高于1000伏的电压。这些危险的电压级别可以在测量过程中利用传感器和探针测量，但是NI公司要求在正常工作情况及一些错误情况（如下面的描述）下，用户不能够轻易接触到这些危险的电压。

为了确保用户不能接触到这些电压，NI的设计遵循了UL和IEC的间距要求。由于现在的高密度设计需求，制造商们并不总是遵循这些要求。必须分配昂贵的电路板资源来确保错误的元件或空气污染不会产生危险情况。对于危险电压输入产品，如100-240V的直流输入，NI公司使用了污染度2和过压类型II的间距要求。这基本上要求在PCB上的高（危险）电压到低（用户可接触到）电压间至少有3mm的间距。一些厂商回避了这个规则，他们错误地将设备分类为污染度1和/或类型I，而污染度I只要求1.5mm的间距。这种简单的差别可以使别的厂商在电路板上放置更多的继电器或让仪器变得更小，但是这将对用户和公司造成不利，因为这将使用户、产品和周围环境受到电气和火灾威胁。

美国国家仪器（NI）公司的间距要求是经过高压电势测试验证的。产品首先在相对湿度92.5%和40度的环境中进行48小时预处理，然后2300V的高电压被施加在高压I/O电路和机箱所有的可接触金属表面上，而不能发生电气故障。

还需要进行若干测试来保证系统的热学性能不会产生不安全的情况。这些测试将机箱装到最大的负载，也就是，每个模块吸收最大的指定电流，同时消耗最大的指定功率。然后，将系统调节到说明书上标定的最高温度级别。对于每个可接触到的表面而言，塑料表面要低于80°C，而金属表面要低于70 °C。在这个测试期间，美国国家仪器（NI）公司还对关键元件（如变压器、带有热电偶的IC和PCB等）进行监视，确保在正常的情况下，它们没有超过指定的温度。

除了对正常工作情况的评估，NI还对错误情况进行测试。首先，NI阻塞了风扇入口，然后确保表面不超过105 °C。用户被告知需要为风扇留有至少3 in.的间距，如果他们不这样会如何？这项测试模拟了这种情况，然后确保了如果用户不遵守安装要求，也不会造成伤亡情况。

还有，考虑一个或几个风扇损坏的情况。为了模拟这种情况，美国国家仪器（NI）公司的工程师们将螺丝起子放在风扇叶片间隔中，使得风扇停止转动。然后，他们测量表面的温度，以确保表面温度不超过105 °C。

其它的错误测试情况包括将关键元件（如功率电容等）开路和短路，以防止火灾或其它不安全情况的产生。

一个重金属球(500g)被用来模拟其它物体掉落在PXI系统上的情况。如果这会造成裂缝或损坏风扇叶片，那么将会导致不安全的情况。

认证

我们还根据众所周知的欧盟标准要求进行测试，对于销往欧洲的产品，这个测试是必须的。许多用户误认为这个标志是一项认证，其实不是的。任何制造商都可以使用CE标志作为一种自我声明，这表示制造商自我声明其产品满足了所有的安全和EMC适用要求（及其它适用标准）。制造商们不需要做任何的验证测试，有些厂商就选择了简单的自我声明。NI公司不是这样做的。NI公司指派全职的EMC和安全性工程师，不仅是自己进行安全性和EMC评估，而且在条件允许情况下，多数PXI系统需要经过至少两个第三方安全性的认证，如UL和Demko等。NI公司还要求NI设计中关键器件的制造商获得第三方的认证。通常，作为“为满足…而设计”销售的器件实际上是没有经过独立的第三方团体（被称为认证机构）认证或标记的，没有认证标志，这类似于厂商的自我声明。图1中显示了NI产品上使用的认证标志，需要查看特定PXI机箱或控制器的认证标志，请访问ni.com/certification。

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