一、引言
在科技飛速發(fā)展時代,數(shù)據(jù)采集與存儲技術(shù)是信息獲取與管理關(guān)鍵,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科研、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域,為各行業(yè)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持。日本圖技公司的 GL860 絕緣多通道數(shù)據(jù)采集器存儲記錄儀性能出色,特點突出。它具備高精度模擬信號采集能力,能捕捉微弱電信號變化;多通道設(shè)計可同時采集多源數(shù)據(jù),提高效率與全面性;絕緣性能好,能隔離信號干擾;數(shù)據(jù)存儲功能強大,可長時間穩(wěn)定存儲大量數(shù)據(jù)。在工業(yè)自動化、新能源汽車研發(fā)、智能建筑等領(lǐng)域,GL860 都發(fā)揮重要作用。隨著新興技術(shù)發(fā)展,數(shù)據(jù)采集與存儲技術(shù)面臨機遇與挑戰(zhàn),研究 GL860 對從業(yè)者和技術(shù)發(fā)展有重要意義,能提供參考、助力技術(shù)創(chuàng)新,滿足行業(yè)對數(shù)據(jù)采集與存儲的需求。

二、GL860 產(chǎn)品概述
2.1 基本參數(shù)與功能
日本圖技 GL860 絕緣多通道數(shù)據(jù)采集器存儲記錄儀在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域以其全面且實用的參數(shù)和功能脫穎而出,成為眾多專業(yè)人士的得力工具。
從測量范圍來看,GL860 展現(xiàn)出了廣泛的適用性。在溫度測量方面,其可覆蓋 100℃、500℃以及 2000℃等不同量程 ,能夠滿足如電子設(shè)備運行時的低溫監(jiān)測,到高溫工業(yè)窯爐等惡劣環(huán)境下的溫度測量需求。在對電壓、電流等電信號的測量上,同樣具備寬范圍測量能力,可適應(yīng)從微弱信號到較強信號的各類測量場景,為電力、電子等行業(yè)的測試提供了基礎(chǔ)保障。
精度是衡量數(shù)據(jù)采集器性能的關(guān)鍵指標(biāo),GL860 在這方面表現(xiàn)出色。它采用了先進的傳感技術(shù)和精密的信號處理算法,能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)采集。以溫度測量為例,在特定的測量范圍內(nèi),其精度可達到相當(dāng)高的水準(zhǔn),確保采集到的數(shù)據(jù)能夠真實反映被測量對象的實際溫度情況,為需要精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持的科研實驗、工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量控制等提供了可靠的數(shù)據(jù)來源。
在電源方面,GL860 設(shè)計靈活,支持多種供電方式。既可以通過標(biāo)準(zhǔn)的交流電源適配器接入市電進行供電,保證設(shè)備在固定場所穩(wěn)定運行;也具備直流電源輸入接口,方便在野外或移動場景中使用電池等直流電源為其供電,極大地拓展了設(shè)備的使用場景,滿足了不同用戶在各種環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集需求。
從外形尺寸來看,GL860 的規(guī)格為 240×166×52.5mm ,整體設(shè)計緊湊小巧。這種便攜的外形設(shè)計使其易于攜帶和安裝,無論是在實驗室狹小的實驗臺上,還是在工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜的設(shè)備布局中,都能夠輕松找到合適的放置位置,方便用戶隨時隨地開展數(shù)據(jù)采集工作。
在基礎(chǔ)功能上,GL860 作為一款函數(shù)記錄儀,具備強大的數(shù)據(jù)記錄能力。它能夠?qū)崟r記錄各種物理量隨時間的變化曲線,通過直觀的圖表形式呈現(xiàn)數(shù)據(jù),讓用戶能夠一目了然地觀察到數(shù)據(jù)的動態(tài)變化趨勢。例如在工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中,它可以持續(xù)記錄設(shè)備的運行參數(shù),如壓力、流量等隨時間的波動情況,幫助工程師及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的異常波動,從而優(yōu)化生產(chǎn)流程,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時,其具備多通道數(shù)據(jù)同步采集功能,可同時對多個不同類型的信號進行采集,實現(xiàn)多維度數(shù)據(jù)的同時獲取,為復(fù)雜系統(tǒng)的綜合分析提供了豐富的數(shù)據(jù)支持。
2.2 核心技術(shù)解析
GL860 的絕緣多通道技術(shù)是其實現(xiàn)高效、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)采集的核心所在。該技術(shù)采用了先進的傳感器陣列與信號調(diào)理電路協(xié)同工作的模式。在傳感器陣列方面,針對不同類型的物理量,如溫度、電壓、電流等,配備了相應(yīng)的高靈敏度傳感器 。這些傳感器能夠?qū)⑼饨绲奈锢硇盘柧_地轉(zhuǎn)換為電信號,并且具備良好的線性度和穩(wěn)定性,確保在長時間的數(shù)據(jù)采集過程中,信號的轉(zhuǎn)換誤差始終控制在極小的范圍內(nèi)。
信號調(diào)理電路則負(fù)責(zé)對傳感器輸出的電信號進行放大、濾波等預(yù)處理操作。通過精密的放大器,將微弱的電信號放大到合適的幅值,以便后續(xù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理;利用高性能的濾波器,去除信號中的噪聲和干擾,使采集到的信號更加純凈。在對工業(yè)設(shè)備的振動信號進行采集時,傳感器將設(shè)備的機械振動轉(zhuǎn)換為微弱的電信號,信號調(diào)理電路對其進行放大和濾波處理后,能夠清晰地呈現(xiàn)出振動信號的特征,為設(shè)備的故障診斷提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。
其電氣隔離技術(shù)更是保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。GL860 采用了變壓器隔離和光耦隔離等多種電氣隔離方式。在變壓器隔離中,通過電磁感應(yīng)原理,將輸入信號和輸出信號在電氣上進行隔離,使不同通道之間的電氣連接被切斷,有效避免了通道間的信號串?dāng)_。在電力系統(tǒng)的多參數(shù)監(jiān)測中,不同電壓等級的信號可能同時被采集,變壓器隔離能夠確保高電壓通道的信號不會對低電壓通道的信號產(chǎn)生影響,保證每個通道采集到的數(shù)據(jù)都是獨立且準(zhǔn)確的。
光耦隔離則是利用光信號來傳輸數(shù)據(jù),將輸入側(cè)和輸出側(cè)通過光耦器件進行隔離。這種隔離方式具有響應(yīng)速度快、抗干擾能力強等優(yōu)點。在工業(yè)自動化生產(chǎn)線的復(fù)雜電磁環(huán)境中,光耦隔離能夠有效抵御外界的電磁干擾,保證數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和可靠性。每個通道的電氣隔離還能防止因某個通道的故障而影響其他通道的正常工作,提高了整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的容錯性和穩(wěn)定性 。
2.3 特殊設(shè)計優(yōu)勢
在設(shè)計理念上,GL860 充分體現(xiàn)了以用戶需求為導(dǎo)向的原則。其小巧的外形設(shè)計是一大亮點,240×166×52.5mm 的規(guī)格使得它在空間有限的應(yīng)用場景中具有明顯優(yōu)勢。在航空航天領(lǐng)域的地面模擬實驗中,由于實驗設(shè)備眾多,空間十分緊湊,GL860 能夠輕松安裝在狹小的儀器架上,不占用過多空間,卻能高效地完成各種數(shù)據(jù)采集任務(wù),確保實驗的順利進行。這種便攜性還體現(xiàn)在野外科學(xué)考察中,科研人員可以方便地將其攜帶至偏遠地區(qū),對環(huán)境參數(shù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)等進行采集,為科學(xué)研究提供一手資料。
在散熱設(shè)計方面,GL860 采用了優(yōu)化的散熱結(jié)構(gòu)。設(shè)備內(nèi)部合理布局了散熱通道,通過自然對流和高效的散熱片,能夠及時將設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去,保證設(shè)備在長時間工作時的穩(wěn)定性。在高溫工業(yè)環(huán)境下,如鋼鐵冶煉廠,環(huán)境溫度較高,GL860 的良好散熱設(shè)計使其能夠在這種惡劣條件下持續(xù)穩(wěn)定運行,不會因為過熱而導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集異常或設(shè)備故障,確保了生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)監(jiān)測不間斷,為工業(yè)生產(chǎn)的安全和質(zhì)量提供了保障。
操作界面的人性化設(shè)計也是 GL860 的一大特色。它配備了簡潔明了的顯示屏和易于操作的按鍵,即使是初次使用的用戶也能快速上手。顯示屏以直觀的圖形和數(shù)字方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù),用戶可以一目了然地查看采集到的各種參數(shù)。在電力系統(tǒng)的日常巡檢中,工作人員只需簡單操作按鍵,就能快速切換不同通道的數(shù)據(jù)顯示,方便對電力設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測。其操作菜單設(shè)計邏輯清晰,用戶可以輕松找到所需的功能設(shè)置選項,進行參數(shù)調(diào)整、數(shù)據(jù)存儲設(shè)置等操作,大大提高了工作效率 。

三、應(yīng)用領(lǐng)域及案例分析
3.1 汽車電子測試
3.1.1 應(yīng)用場景與需求
在汽車電子測試領(lǐng)域,隨著汽車智能化、電動化的快速發(fā)展,對數(shù)據(jù)采集的要求日益嚴(yán)苛。汽車電子系統(tǒng)涵蓋了發(fā)動機管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、車載娛樂系統(tǒng)等多個復(fù)雜部分,每個部分都包含眾多傳感器和電子元件,它們在汽車運行過程中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。在發(fā)動機的運行測試中,需要實時監(jiān)測發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、扭矩、燃油噴射量、進氣壓力等參數(shù),這些參數(shù)的變化頻率快,要求數(shù)據(jù)采集器具備高采樣速度,以準(zhǔn)確捕捉每個瞬間的信號變化,為發(fā)動機性能優(yōu)化提供精確的數(shù)據(jù)支持。在電池管理系統(tǒng)中,需要監(jiān)測電池的電壓、電流、溫度等參數(shù),不僅要保證采樣速度,還需確保多參數(shù)監(jiān)測的準(zhǔn)確性,因為電池狀態(tài)的精確評估對于電動汽車的續(xù)航里程、安全性和使用壽命至關(guān)重要。汽車電子測試往往需要在不同的環(huán)境條件下進行,如高溫、低溫、潮濕等,這就要求數(shù)據(jù)采集設(shè)備具備良好的穩(wěn)定性和可靠性,能夠在復(fù)雜環(huán)境中正常工作 。
3.1.2 GL860 的應(yīng)用實例
在某新能源汽車制造商的電池管理系統(tǒng)測試中,GL860 發(fā)揮了關(guān)鍵作用。該企業(yè)在研發(fā)新型電動汽車電池時,需要對電池在不同充放電狀態(tài)下的性能進行全面測試。GL860 的多通道數(shù)據(jù)采集功能使其能夠同時連接多個溫度傳感器、電壓傳感器和電流傳感器,對電池組的各個單體電池進行全面監(jiān)測。在一次模擬電池快充的實驗中,GL860 以每秒 100 次的采樣速度,準(zhǔn)確記錄了電池電壓、電流以及各單體電池溫度的變化情況。通過對這些數(shù)據(jù)的分析,研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)了部分單體電池在快充過程中存在過熱現(xiàn)象,進而對電池的散熱結(jié)構(gòu)和充電策略進行了優(yōu)化,有效提高了電池的快充性能和安全性。
在汽車發(fā)動機臺架試驗中,GL860 同樣表現(xiàn)出色。某汽車發(fā)動機研發(fā)公司在對一款新型發(fā)動機進行性能測試時,利用 GL860 監(jiān)測發(fā)動機的各種運行參數(shù)。GL860 通過與發(fā)動機的傳感器連接,實時采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速、進氣流量、燃油壓力等數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)以圖表形式直觀地展示出來。在發(fā)動機的負(fù)荷變化測試中,GL860 能夠迅速捕捉到參數(shù)的動態(tài)變化,為工程師分析發(fā)動機的響應(yīng)特性提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。通過對測試數(shù)據(jù)的深入研究,工程師對發(fā)動機的燃油噴射系統(tǒng)和進氣系統(tǒng)進行了調(diào)整,使發(fā)動機的動力輸出更加穩(wěn)定,燃油經(jīng)濟性得到顯著提升 。
3.1.3 應(yīng)用效果評估
從數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性來看,GL860 憑借其高精度的傳感器和先進的信號處理技術(shù),在汽車電子測試中展現(xiàn)出出色的性能。在電池電壓測量方面,其精度可達到 ±0.01V ,能夠精確區(qū)分電池在不同充放電階段的細(xì)微電壓變化,為電池性能評估提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在發(fā)動機溫度監(jiān)測中,GL860 的溫度測量精度可達 ±0.5℃ ,確保了對發(fā)動機熱狀態(tài)的準(zhǔn)確掌握,有助于及時發(fā)現(xiàn)發(fā)動機過熱等潛在問題。
在測試效率提升方面,GL860 的多通道同步采集功能大大縮短了測試周期。以往在汽車電子測試中,使用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備需要逐個通道進行數(shù)據(jù)采集,不僅耗時較長,而且容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不同步的問題。而 GL860 能夠同時采集多個通道的數(shù)據(jù),一次測試即可獲取全面的信息,使測試效率提高了數(shù)倍。在某汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)的電子元件測試中,使用 GL860 后,每天的測試數(shù)量從原來的 50 個增加到 200 個,大大提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本。其快速的數(shù)據(jù)存儲和傳輸功能,也使得測試數(shù)據(jù)能夠及時被分析和處理,為產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量控制提供了有力支持 。
3.2 電力變電站監(jiān)測
3.2.1 復(fù)雜電氣環(huán)境下的監(jiān)測挑戰(zhàn)
電力變電站作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵樞紐,承擔(dān)著電壓變換、電能分配等重要任務(wù),其內(nèi)部電氣環(huán)境極為復(fù)雜。在變電站中,存在著大量的高壓設(shè)備,如變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等,這些設(shè)備在運行過程中會產(chǎn)生強烈的電磁場。當(dāng)變壓器工作時,其內(nèi)部的電磁線圈會產(chǎn)生交變磁場,不僅會對周圍的空間產(chǎn)生影響,還會通過電磁感應(yīng)作用于附近的數(shù)據(jù)采集設(shè)備,導(dǎo)致采集到的信號出現(xiàn)畸變。在 110kV 及以上電壓等級的變電站中,變壓器周圍的磁場強度可達到數(shù)百安培每米,如此強的磁場對數(shù)據(jù)采集設(shè)備的干擾不容小覷。
變電站中的設(shè)備還會產(chǎn)生各種高頻干擾信號。在開關(guān)操作過程中,會產(chǎn)生快速暫態(tài)過電壓(VFTO),其上升時間極短,可在納秒級,頻率范圍可達數(shù)兆赫茲甚至更高 。這些高頻信號會通過電磁輻射和傳導(dǎo)的方式進入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),對采集到的低頻信號造成嚴(yán)重干擾,使得數(shù)據(jù)出現(xiàn)噪聲、跳變等異常情況。
變電站內(nèi)的溫度和濕度變化也較為劇烈。在夏季高溫時段,變電站內(nèi)的設(shè)備表面溫度可高達 50℃以上,而在潮濕的天氣條件下,濕度可接近 100%。過高的溫度會使數(shù)據(jù)采集設(shè)備的電子元件性能下降,導(dǎo)致采集精度降低;高濕度環(huán)境則可能引起設(shè)備內(nèi)部電路短路、腐蝕等問題,影響設(shè)備的正常運行 。
3.2.2 GL860 的應(yīng)對策略
GL860 在應(yīng)對電力變電站復(fù)雜電磁環(huán)境方面,采用了先進的電氣隔離技術(shù)。其每個模擬輸入通道都具備獨立且電氣隔離的特性,通過變壓器隔離和光耦隔離等方式,將輸入信號與采集系統(tǒng)的其他部分在電氣上進行有效隔離。變壓器隔離利用電磁感應(yīng)原理,將輸入信號通過變壓器耦合到采集系統(tǒng),切斷了輸入與輸出之間的直接電氣連接,從而有效避免了電磁干擾的傳導(dǎo)。在變電站中,不同電壓等級的信號可能同時被采集,通過變壓器隔離,能夠確保高電壓通道的信號不會對低電壓通道的信號產(chǎn)生串?dāng)_,保證每個通道采集到的數(shù)據(jù)都是準(zhǔn)確無誤的。
光耦隔離則是利用光信號來傳輸數(shù)據(jù),將輸入側(cè)和輸出側(cè)通過光耦器件進行隔離。這種隔離方式具有響應(yīng)速度快、抗干擾能力強等優(yōu)點,能夠有效抵御變電站內(nèi)的高頻電磁干擾。即使在開關(guān)操作產(chǎn)生的高頻暫態(tài)干擾環(huán)境下,光耦隔離也能保證數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和可靠性 。
為了應(yīng)對溫度和濕度的影響,GL860 在硬件設(shè)計上選用了高品質(zhì)的電子元件,這些元件具有良好的溫度穩(wěn)定性和抗潮濕性能。在高溫環(huán)境下,其內(nèi)部的電子元件能夠保持正常的工作特性,不會因溫度升高而導(dǎo)致采集精度下降;在高濕度環(huán)境中,設(shè)備內(nèi)部的電路設(shè)計和防護措施能夠有效防止短路和腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生,確保設(shè)備的長期穩(wěn)定運行 。
3.2.3 實際應(yīng)用成效
在某 220kV 電力變電站的監(jiān)測項目中,GL860 得到了成功應(yīng)用。該變電站需要對多個關(guān)鍵設(shè)備的運行參數(shù)進行實時監(jiān)測,包括變壓器的油溫、繞組溫度、三相電壓和電流,以及斷路器的分合閘狀態(tài)等。在使用 GL860 之前,由于變電站內(nèi)復(fù)雜的電磁環(huán)境和惡劣的溫濕度條件,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常波動、丟失等問題,嚴(yán)重影響了對設(shè)備運行狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷。
在安裝 GL860 后,其出色的抗干擾能力和穩(wěn)定的性能得到了充分體現(xiàn)。在一次變壓器的過載試驗中,GL860 準(zhǔn)確地記錄了變壓器油溫、繞組溫度以及三相電壓和電流的變化情況。即使在試驗過程中產(chǎn)生了強烈的電磁干擾,GL860 采集到的數(shù)據(jù)依然穩(wěn)定可靠,為工程師評估變壓器的過載能力和運行狀態(tài)提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。
在長期的運行過程中,GL860 經(jīng)受住了變電站內(nèi)高溫、高濕度等惡劣環(huán)境的考驗,未出現(xiàn)因環(huán)境因素導(dǎo)致的故障或數(shù)據(jù)異常。通過對 GL860 采集的數(shù)據(jù)進行分析,運維人員能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在問題,提前采取維護措施,有效避免了設(shè)備故障的發(fā)生,提高了變電站的運行可靠性和安全性 。
3.3 環(huán)境監(jiān)測項目
3.3.1 長時間數(shù)據(jù)記錄需求
環(huán)境監(jiān)測作為環(huán)境保護和生態(tài)研究的重要手段,其目的在于全面、準(zhǔn)確地掌握環(huán)境質(zhì)量狀況及其變化趨勢,為環(huán)境管理、污染防治、生態(tài)保護等提供科學(xué)依據(jù)。在這一過程中,長時間不間斷記錄大量數(shù)據(jù)成為環(huán)境監(jiān)測的顯著特點和關(guān)鍵需求。
從時間維度來看,環(huán)境要素的變化具有持續(xù)性和周期性。以空氣質(zhì)量監(jiān)測為例,空氣中的污染物濃度并非恒定不變,而是會隨著季節(jié)、晝夜、氣象條件等因素發(fā)生動態(tài)變化。在冬季,由于供暖需求增加,煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化硫、顆粒物等污染物排放量上升,導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降,此時需要持續(xù)監(jiān)測污染物濃度的變化情況,以便及時采取應(yīng)對措施。晝夜交替也會對空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響,夜間大氣邊界層穩(wěn)定,污染物不易擴散,濃度相對較高;白天太陽輻射增強,大氣對流運動加劇,污染物擴散條件改善,濃度可能降低。為了準(zhǔn)確捕捉這些變化規(guī)律,需要長時間不間斷地記錄數(shù)據(jù),監(jiān)測周期往往需要持續(xù)數(shù)月甚至數(shù)年 。
在生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測中,生物種群的數(shù)量變化、生長周期等也需要長期的數(shù)據(jù)積累才能進行有效的分析和研究。在對濕地生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測中,需要跟蹤候鳥的遷徙規(guī)律、水生植物的生長和繁殖周期等。這些生態(tài)過程都具有明顯的季節(jié)性和年際變化特征,只有通過長時間的監(jiān)測,才能獲取完整的生態(tài)信息,為生態(tài)系統(tǒng)的保護和管理提供科學(xué)支持 。
3.3.2 GL860 的存儲與傳輸優(yōu)勢
GL860 在環(huán)境監(jiān)測中,憑借其大容量存儲和無線傳輸功能展現(xiàn)出特殊的優(yōu)勢。在大容量存儲方面,GL860 標(biāo)配 8G 的內(nèi)置 Flash 閃存,并且可外接最大 32G 的 SD 卡,進一步拓展了存儲空間 。這一強大的存儲能力能夠滿足環(huán)境監(jiān)測中長時間、大量數(shù)據(jù)的存儲需求。在一個為期一年的城市空氣質(zhì)量監(jiān)測項目中,需要實時監(jiān)測空氣中的二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等污染物濃度,以及溫度、濕度、氣壓等氣象參數(shù)。假設(shè)每個監(jiān)測參數(shù)每秒采集一次數(shù)據(jù),每次數(shù)據(jù)占用 10 字節(jié)的存儲空間,那么一年下來,僅一個監(jiān)測點產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量就高達數(shù)十億字節(jié)。GL860 的大容量存儲功能能夠輕松應(yīng)對如此龐大的數(shù)據(jù)存儲任務(wù),確保數(shù)據(jù)不丟失、不遺漏,為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和環(huán)境評估提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。