专家访谈 | 数据采集和测试的未来

QuantumX：第三代数据采集系统

HBK继续与QuantumX一起开创数据采集的新趋势。2018年，QuantumX数据采集系统问世十周年，目前已经过渡到第三代。在采访中，测量技术专家Christof Salcher解释了QuantumX及其坚固型版本SomatXR取得成功的原因。
通过QuantumX，HBK彻底改变了数据采集、测试自动化和分析的传统解决方案。凭借其广泛的通用性、分布式系统架构、高精度数字化、并行实时处理能力及独特的开放性，QuantumX和SomatXR已成为行业标准。

Christof Salcher，HBK 产品经理

Christof Salcher 毕业于慕尼黑技术大学电子工程和信息技术专业，专注于测量、控制、自动化和机器人技术。自2007年起，他一直担任 HBM 测试和测量领域的产品经理，为实验室、台架和移动测试设计整体测量解决方案，重点是：对产品结构完整性、性能、效率、热耐久性、功能性进行跨行业、全方位物理特性分析。

1QuantumX是一个解决复杂测量任务的模块化系统，灵活便携。这个想法是怎么产生的？

"十年前，电子测量设备笨重且昂贵。当时HBM数据采集系统产品线只有一个型号MGCplus，已经售出25000多套，是一款非常成功的产品。MGCplus可以说是测量技术的代名词。

HBM大量专利和这个系统有关。但其也具有局限性。因此需要一种新型，多用途、更加灵活方便的通用测量系统来满足客户的需求。十年后，QuantumX及其坚固型版本SomatXR销售量已经远远超过了30000个模块。"

2应对挑战性的测试任务，灵活方便的测量工具需要具有哪些特性?

“我们研究了客户的每个工作步骤，寻找提高效率的潜在方法。我们希望为客户带来一种新的测量模式——从固定安装的工具转变为可应对不断变化测试任务的高效工具。

新系统结构必须小巧，便于携带，能适合更广泛的应用。应该可安装在传感器附近，尽可能地缩短电缆长度，采用分布式系统架构以确保提供高质量的测量结果。并且需要能快速集成任何测量信号和传感器，满足不断变化的测量需求。

为了进一步优化工作流程，我们将通用输入与 TEDS 技术相结合，在传感器或插头中安装电子数据表，结合通道的通用输入，因此可将通道自动化设置效率提高70%左右。当然，QuantumX旨在成为准确度和精密度方面的行业标准，因此这方面绝不亚于全球知名的MGCplus。

当然，另一个因素是更高动态性的需求不断增长。设备正在向高动态、电气化方面转变。因此，信号带宽和采样率应能完全涵盖振动噪声领域的需求，允许进行旋转分析，并能够以足够高的分辨率处理瞬态任务。

当时的趋势已经很明显，越来越多的测量和测试任务需要自动运行，并与仿真模型（今天称为“数字孪生”）相结合，以便典型的现场和移动测试和测量任务能够在实验室或试验台上重现和复制。因此我们需要能够实时集成到新兴的、基于以太网的现场总线中，这在2008年是独一无二的。这样，在自动化的同时，负责试样的测量专家能够分析数据，而试验台操作员仅需负责试验台及其安全性。这就是模块化QuantumX是如何产生的，从一个模块到另一个模块，适应多种不同的应用，始终将最新的技术可用性与用户的期望相结合。"

3QuantumX 是否提高了生产率？

“是的，确实如此。一些客户说，时间大约减少了70%。我们的客户喜欢与它一起工作，以HBK一贯的测量质量和可靠性进行尝试、测试和分析，并体验全新的灵活性和自由度。可以说，QuantumX是灵活性和生产力的代名词。

2008年我们推出了QuantumX MX840 ，树立了行业标准——通用输入、易于操作、便携、准确、高动态，而且比其他解决方案更便宜！事实上，目前MX840B仍然广泛用于各种测试应用，与不断开发的软件一起，为客户提供了更佳的投资保护。"

4哪些新趋势决定了发展步骤，它们是何时发生的？

“2015年，在设备发展的第二阶段，即所谓的B平台，我们向模块中添加了一些基本组件——'精确时钟协议'(PTP) 或 IEEE1588:2008，用于在基于以太网的网络中多个设备时间同步。我们还提供十进制采样率作为替代方案，并进一步对MX840B进行了改进，增强了产品功能和性能，同时降低了功耗。并且推出了现代桥路放大器，其在数量上已经超过了通用放大器。

通过新推出的高性能数据记录仪CX22B-W，我们在移动测试和记录方面建立了新的标准，用户可以在标准PC上继续使用相同的软件，完全满足您功能性和可靠性方面的需求。'更好的QuantumX'——SomatXR是我们的超坚固测试和测量系统，用于恶劣环境测试，但也越来越多地用于测试台。

回顾过去，第二阶段是一个非常重要的融合阶段，而且来得正是时候。PTP和十进制采样率的主要优点是用于同步HBK或其他制造商的测量设备，提供亚微秒级别的高精度和时间分辨率。这简化了测量数据的集成和分析过程——可以同时采集所有测量点，在最佳情况下，只有一个数据集。"

5发展的第三阶段，QuantumX CX27C, MX471C, MX403B和MX809B恰好在十周年之际推出。有什么新变化吗？

“C平台可以被视为是性能的引领者。在车辆移动测试和测试台应用中，更高的数据数据速率至关重要。

首先，有一种将多个测试合并为一个测试的趋势。客户需要一个用于多种不同测试的单一系统，允许采集数百个测量信号。他们可以实时监控这些信号，同时在实验室测试中专门模拟缺失的部件。其次，车辆电子设备的网络化正越来越多地从传统的CAN转向基于CAN-FD和汽车以太网的车辆总线。”

QuantumX CX27C是QuantumX家族首个采用低功耗片上系统(SoC) 架构的成员。这个新平台允许客户将快速记录的数据集成到他们选择的任何数字总线中，EtherCAT、PROFINET、Ethernet或新的xCP-on-Ethernet。

MX471C是CAN/CAN FD通信新旗舰产品，允许您通过现代车辆总线同步采集信号，自由扩展到x数量端口，允许直接从选定的ECU采集xCP-on-CANFD信号，或是用作模拟采集信号到CAN或CAN FD总线的网关。

因此，这些模块的性能提高12倍。并且该模块与2008年以来的QuantumX所有模块都兼容。

同时，在包括高性能电池，逆变器的电驱动系统中，我们其测试系统中集成了QuantumX, MX809B可采用热偶测量温度，隔离电压高达2400 V，以及使用MX403B直接测量电池的电压和电流。

现在，该产品系列已经涵盖所有工程领域，并在数百个应用中工作。"

6哪些特性?开放性和连通性如何？“从一开始，我们就强调要提供一个开放性的生态系统，在各个层面上进行集成。我们积极接触可能的合作伙伴，将其集成到各种不同的软件包或实时系统中。这包括LabVIEW/NXG, Visual Studio.NET, DIAdem, CANape, DASYlab, InNova, IPEmotion, jBeam, mlab及其它。我们一贯的承诺是，用我们自己的软件提供最高效、最全面的解决方案，但如果客户已经选择了另一个软件包，我们不会给他们设置任何障碍。当然，更高效的工作流来自我们自己非常成功的软件catman，目前有16000多个许可证在运行。catmanAP及Enterprise在多个行业系统中的渗透率已大幅增长，目前占所售出系统的90%。"

7回顾以往，哪些让你感到自豪？“在这些年里，我们能及时解决所遇到的任何问题。我们有最优秀、最积极的工程师和测试人员在平台上以高效的方式工作，他们与我们的PC软件团队合作得很好。我非常自豪能与这些充满激情的人一起工作，并带来了一个具有极强生命力的产品。
客户喜欢QuantumX系统的易用性和高品质，它是HBK的畅销产品——我非常自豪，公司里的每个人都是。所以，任务并没有结束，QuantumX系统还在不断发展。新模块QuantumX MXFS是另一个里程碑，其基于布拉格光栅技术并可完美匹配QuantumX平台。下一代系统肯定会到来。"

多功能和专用设备

QuantumX家族

• QuantumX MX840B, MX440B和MX410B是多功能通用设备，包括低延迟电压输出等特点，所有通用传感器均可连接；

• MX460B可以采集转速，扭矩，转角，绝对位置，位移和脉宽 – 高精度，高动态，无损耗；

• 对于多通道测量, QuantumX家族提供了MX1615B应变桥路放大器和MX1609温度测量模块，均采用了基于RFID的TEDS技术；

• MX430B和MX238B是高精度测量模块，连接基于应变全桥的力，扭矩和压力传感器。适用于风洞、燃气轮机测试、重心、传感器校准等应用；

• MX809B和MX403B用于高压环境下电压测量，极高安全性并通过了安全认证。

系统集成，存储数据

• QuantumX数据记录仪CX22B-W可采集、评估和保存测量、信号、位置和相机数据，可完全独立工作。结果可通过 WLAN 直接传输；

• QuantumX MX471C同步采集CAN/FD信号，并可通过CAN/FD向测试台控制单元或数据记录仪发送模拟测量值。

实时集成

• 通过QuantumX CX27网关可将测量系统集成到PROFINET和EtherCAT等实时总线中，从而确保完全实时集成到自动化测试系统中。此外它还支持ASAM标准化的 xCP-on-Ethernet ，允许将QuantumX/SomatXR集成到Vector、dSPACE或ETAS的ECU 校准工具中。

• QuantumX MX878B和MX879B可实时输入信号、生成激发信号或直接将获取的信号值作为电压信号输出，适合用于小型测试台。