一、方案概述

本方案聚焦電子設(shè)備或其他被測(cè)物在常規(guī)及各類(lèi)極端工況下的溫度-功耗綜合表現(xiàn)，為機(jī)頂盒、路由器、工控機(jī)等產(chǎn)品提供“一體化采集 +智能分析 +環(huán)境適應(yīng)性評(píng)估”能力。系統(tǒng)以 PXIe模塊化平臺(tái)為樞紐，將溫度采集卡、功率分析卡與控制-存儲(chǔ)單元集成于同一機(jī)框，并外接可編程溫箱，實(shí)現(xiàn)溫度-功耗測(cè)試與環(huán)境應(yīng)力加載的協(xié)同運(yùn)行。方案支持在 ?40℃ 至 +150 ℃、10 %–98 % RH的設(shè)定條件下同步記錄設(shè)備外殼／環(huán)境溫度與功耗曲線(xiàn)，精確揭示設(shè)備散熱效果與能耗峰值。

系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分由溫度采集卡、功耗采集卡、嵌入式控制器和高速存儲(chǔ)卡構(gòu)成，全部安裝在 PXIe機(jī)箱這一模塊化載體內(nèi)。溫度采集卡負(fù)責(zé)多點(diǎn)熱電偶高速、高精度采樣；功耗采集卡同步測(cè)量電壓、電流并實(shí)時(shí)計(jì)算功率；嵌入式控制器通過(guò)背板高速總線(xiàn)協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)流，毫秒級(jí)寫(xiě)入大容量存儲(chǔ)，確保原始波形無(wú)損保留。PXIe機(jī)箱提供高帶寬背板、抗振機(jī)械結(jié)構(gòu)和緊湊滑軌，可按現(xiàn)場(chǎng)需求定制尺寸與安裝方式，并支持即插即用地增插其他 PXIe板卡，便于快速擴(kuò)展更多測(cè)試通道或功能模塊。

圖 1 PXIe數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)品圖

ASMC控制與分析軟件統(tǒng)一調(diào)度除溫箱外的全部PXIe模塊，實(shí)時(shí)展示并同步存儲(chǔ)多通道溫度、電壓和電流數(shù)據(jù)，可一鍵批量導(dǎo)出。溫度測(cè)試時(shí)，系統(tǒng)連續(xù)繪制24 h曲線(xiàn)，支持單獨(dú)/合并視圖、高亮或隱藏任意通道，并即時(shí)標(biāo)注最高溫度與ΔT；功耗測(cè)試時(shí)，軟件基于同步電壓、電流計(jì)算瞬時(shí)功率，生成 ≥ 2min曲線(xiàn)并動(dòng)態(tài)顯示平均、實(shí)時(shí)、最大和最小值。全程通道級(jí)同步保證溫升、功耗數(shù)據(jù)一致，原始數(shù)據(jù)與分析報(bào)表隨時(shí)可導(dǎo)出。測(cè)試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如下：

圖 2測(cè)試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

二、具體測(cè)試方案

2.1測(cè)試系統(tǒng)原理

通過(guò)硬件與軟件的協(xié)同，本平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物在標(biāo)定過(guò)程中的溫度變化、功耗等關(guān)鍵參數(shù)的同步測(cè)量與分析。測(cè)試過(guò)程從將被測(cè)物置入可編程高低溫交變?cè)囼?yàn)箱開(kāi)始，試驗(yàn)箱根據(jù)設(shè)定的溫濕曲線(xiàn)對(duì)設(shè)備施加環(huán)境應(yīng)力，模擬真實(shí)工作環(huán)境。外部可編程電源為被測(cè)物提供持續(xù)供電，必要時(shí)可接入輸出信號(hào)接收模塊，以實(shí)時(shí)判定設(shè)備在極端溫度下的功能狀態(tài)。溫度測(cè)量采用多通道熱電偶：探頭經(jīng)溫度采集卡由箱體外引入，既監(jiān)測(cè)被測(cè)物外殼或熱點(diǎn)，又專(zhuān)設(shè)一路環(huán)境溫度通道；通道數(shù)量可按項(xiàng)目需求自由配置。功耗測(cè)試則由功耗采集卡直接接入供電回路，同步采集電壓、電流并即時(shí)計(jì)算功率。所有采集板卡安裝于 PXIe機(jī)箱，ASMC控制與分析軟件統(tǒng)一調(diào)度硬件資源，實(shí)時(shí)可視化溫升與功率曲線(xiàn)，自動(dòng)保存原始數(shù)據(jù)并生成測(cè)試報(bào)告。得益于模塊化板卡和可編程溫箱的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可隨時(shí)擴(kuò)充測(cè)試通道或提高應(yīng)力等級(jí)，滿(mǎn)足后續(xù)迭代需求。

2.2數(shù)據(jù)采集與測(cè)試分析軟件ASMC介紹

ASMC數(shù)據(jù)采集與測(cè)試分析軟件是一款功能全面且高效的測(cè)試工具，專(zhuān)為高精度數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)分析而設(shè)計(jì)。該軟件提供實(shí)時(shí)波形和頻譜顯示功能，能夠同步繪制各個(gè)溫度、電壓和電流通道的時(shí)域曲線(xiàn)，并支持快速切換至頻譜圖，幫助用戶(hù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)異?；蛟肼暦逯?。借助統(tǒng)一的硬件時(shí)鐘，ASMC實(shí)現(xiàn)了通道級(jí)同步采集，確保所有通道間的數(shù)據(jù)采集嚴(yán)格同步，為后續(xù)算法計(jì)算和對(duì)比分析提供精準(zhǔn)保障。

為滿(mǎn)足長(zhǎng)期穩(wěn)態(tài)或循環(huán)應(yīng)力測(cè)試需求，軟件可自動(dòng)生成24小時(shí)溫度曲線(xiàn)，每個(gè)測(cè)溫通道能連續(xù)繪制不少于24小時(shí)的溫度-時(shí)間曲線(xiàn)，完整記錄熱歷程。此外，ASMC還具備實(shí)時(shí)功耗曲線(xiàn)與統(tǒng)計(jì)指標(biāo)功能，能夠基于同步電壓、電流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算功率，并生成至少2分鐘的功率曲線(xiàn)，顯示包括平均值、實(shí)時(shí)值、最大值和最小值等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

在測(cè)試過(guò)程中，ASMC通過(guò)實(shí)時(shí)ΔT計(jì)算功能，持續(xù)標(biāo)示當(dāng)前窗口的最高溫度，并與環(huán)境溫度通道進(jìn)行運(yùn)算，得出最大溫升ΔT，直觀呈現(xiàn)散熱效能。自動(dòng)化模塊控制則大大提升了操作便捷性，用戶(hù)可以通過(guò)同一界面一鍵啟動(dòng)、暫?；蛲Ｖ顾胁杉K（溫箱除外），避免頻繁切換軟件，提高操作效率。

為了滿(mǎn)足多樣化的分析需求，軟件還支持單獨(dú)/合并視圖功能，用戶(hù)可以放大獨(dú)立查看任意通道的曲線(xiàn)，或?qū)⒍鄠€(gè)通道的曲線(xiàn)疊加對(duì)比，輕松觀察不同測(cè)點(diǎn)或不同測(cè)試階段的變化趨勢(shì)。通過(guò)高亮/隱藏通道功能，用戶(hù)可以一鍵高亮關(guān)鍵曲線(xiàn)，未選通道自動(dòng)淡化或隱藏，保持界面簡(jiǎn)潔且重點(diǎn)突出。

ASMC支持本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，確保長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試過(guò)程中數(shù)據(jù)的完整性，并支持多格式導(dǎo)出，用戶(hù)可一鍵將測(cè)試結(jié)果導(dǎo)出為常用文件格式，便于后續(xù)離線(xiàn)分析或直接插入報(bào)告。此款軟件憑借其強(qiáng)大的功能和高效的操作界面，為測(cè)試人員提供了全面、可靠的數(shù)據(jù)采集與分析支持。

圖 3 ASMC通用測(cè)試軟件示意圖

2.3測(cè)試系統(tǒng)核心參數(shù)

1. 溫度采集通道數(shù)：8路溫度 + 1路 CJC
2. 溫度分辨率：24 bit
3. 溫度采樣率：最高 256 S/s（全通道同步）
4. 支持熱電偶：J、K、T、E、N、B、R、S
5. 測(cè)溫范圍：?200 ℃～ +1300 ℃（隨熱電偶類(lèi)型而定）
6. 測(cè)溫精度：±0.1 ℃（典型）
7. 功耗采集通道數(shù)：8路?
8. 功耗分辨率：12 bit
9. 功耗采樣率：最高 500 kS/s
10. 電壓量程：0 V～ 10 V?
11. 功率測(cè)量精度：±0.5 % FS（典型）
12. 系統(tǒng) CPU：Intel Core? i7-6820EQ，2.8 GHz（睿頻 3.5 GHz）
13. 系統(tǒng)內(nèi)存：默認(rèn) 16 GB（最高可擴(kuò)展至 32 GB）
14. 存儲(chǔ)容量： SSD最高 16 TB
15. 持續(xù)讀取速度：6.67 GB/s
16. 持續(xù)寫(xiě)入速度：6.53 GB/s

三、方案優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

1. 單機(jī)多節(jié)點(diǎn)溫度-功耗同步采集：一套PXIe平臺(tái)即可并行采集多路溫度探頭與多通道電壓/電流信號(hào)，毫秒級(jí)時(shí)間對(duì)齊，避免分散儀器并聯(lián)帶來(lái)的同步誤差與布線(xiàn)復(fù)雜。
2. 集成化存儲(chǔ)與多源傳感器接入：16 TB存儲(chǔ)卡直接插裝機(jī)框，長(zhǎng)時(shí)高頻數(shù)據(jù)一次寫(xiě)入完成；電壓、電流、溫度等信號(hào)統(tǒng)一接入對(duì)應(yīng) PXIe專(zhuān)用采集卡，布線(xiàn)更簡(jiǎn)潔、同步性更佳。
3. 高集成度與環(huán)境可靠性：溫度采集卡、功耗采集卡、控制器與存儲(chǔ)卡全部安裝在 PXIe機(jī)箱內(nèi)，抗振結(jié)構(gòu)與工業(yè)背板杜絕跳線(xiàn)脫落風(fēng)險(xiǎn)，適應(yīng)-40 ℃~+70 ℃高濕 /高振場(chǎng)景長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
4. 高性能數(shù)據(jù)處理：嵌入式控制器配備多核CPU與FPGA加速邏輯，實(shí)時(shí)計(jì)算 ΔT、瞬時(shí)功率及統(tǒng)計(jì)參數(shù)，處理性能遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)三防平板或筆記本，保證數(shù)據(jù)時(shí)效與準(zhǔn)確。
5. 靈活定制擴(kuò)展：模塊化板卡設(shè)計(jì)支持按需增插高速采樣卡、CAN/LVDS總線(xiàn)卡等，軟件開(kāi)放API允許二次開(kāi)發(fā)腳本與算法，輕松適配研發(fā)驗(yàn)證、產(chǎn)線(xiàn)抽檢或售后診斷等多場(chǎng)景。
6. 實(shí)時(shí)可視化與自動(dòng)報(bào)表：ASMC軟件同步顯示溫升與功耗曲線(xiàn)，可在測(cè)試過(guò)程中即時(shí)高亮關(guān)鍵通道并自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，顯著縮短“測(cè)試-分析-決策”閉環(huán)周期。
7. 核心產(chǎn)品自研：存儲(chǔ)卡、控制器、數(shù)據(jù)采集機(jī)框等核心設(shè)備均由度緯科技自主研發(fā)，確保產(chǎn)品的整體兼容性與一致性，售后維護(hù)更為便捷，提供更穩(wěn)定可靠的技術(shù)支持。

四、核心硬件產(chǎn)品介紹

4.1溫度/功耗采集卡核心參數(shù)

圖 4?功耗采集卡產(chǎn)品圖 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖 5?溫度采集卡產(chǎn)品圖

度緯科技的功耗采集卡和溫度采集卡分別為功耗測(cè)試和溫度監(jiān)控提供高精度的采集解決方案。功耗采集卡專(zhuān)注于電壓和功率的精準(zhǔn)測(cè)量，支持多通道電壓采集，能夠高效處理單端和差分信號(hào)，并具備較高的分辨率與采樣率，確保在實(shí)時(shí)功耗監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析中提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。它廣泛應(yīng)用于功率評(píng)估、電氣設(shè)備測(cè)試等領(lǐng)域。溫度采集卡則針對(duì)熱電偶信號(hào)的高精度采集進(jìn)行了優(yōu)化，支持多種熱電偶類(lèi)型，并提供高分辨率的溫度數(shù)據(jù)采集。其高采樣率和穩(wěn)定的性能，能夠滿(mǎn)足溫度監(jiān)控系統(tǒng)中的精確需求。該卡在自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中可有效提供溫度變化趨勢(shì)，為熱管理、設(shè)備性能評(píng)估等提供全面的支持。兩張卡分別在功耗采集與溫度監(jiān)控中發(fā)揮各自的作用，結(jié)合使用可實(shí)現(xiàn)全面的性能分析與監(jiān)測(cè)，廣泛適用于各種工業(yè)、科研及實(shí)驗(yàn)室測(cè)試環(huán)境。詳細(xì)參數(shù)如下：

電壓采集通道數(shù)：16路單端 / 8路差分

電壓 /功率分辨率：12 bit

電壓最大采樣率：500 KS/s

電壓輸入量程：±10 V

溫度采集通道數(shù)：8路熱電偶 + 1路 CJC

溫度分辨率：24 bit

溫度最大采樣率：256 S/s

支持熱電偶類(lèi)型：J、K、T、E、N、B、R、S

總線(xiàn)類(lèi)型：PCIe / PCI，高帶寬背板直通

尺寸 /重量：3U單槽 PXIe，≈ 0.5 kg /張

4.2 PXIe控制器核心參數(shù)

度緯科技的PXIe控制器配備Intel Core? i7處理器，提供高達(dá)3.5GHz的睿頻性能，支持16GB內(nèi)存（最大32GB）和512GB SSD硬盤(pán)（最大2TB），滿(mǎn)足大規(guī)模數(shù)據(jù)處理需求。具備多個(gè)USB接口、千兆以太網(wǎng)接口和DisplayPort顯示接口，確保良好的連接性與圖像輸出能力。采用PCI Express x16總線(xiàn)，支持最大24GB的帶寬，保證高速數(shù)據(jù)傳輸。其緊湊的3U/雙槽設(shè)計(jì)適用于各種測(cè)試系統(tǒng)，工作溫度范圍為0℃到+50℃，可靠性高，廣泛應(yīng)用于高性能數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。詳細(xì)參數(shù)如下：

1. CPU：Intel Core? i7-6820EQ，2.8GHz（最高睿頻3.5GHz）
2. 內(nèi)存：默認(rèn)16GB，最高支持32GB
3. 硬盤(pán)：512GB SSD（默認(rèn)配置）最大：2TB
4. 以太網(wǎng)接口：2個(gè)千兆以太網(wǎng)
5. USB接口：前面板含4個(gè)USB3.0，2個(gè)USB2.0接口
6. 顯示接口：支持DisplayPort接口，最大分辨率3840×2160@60Hz，可通過(guò)適配器轉(zhuǎn)接其他標(biāo)準(zhǔn)顯示接口
7. 觸發(fā)接口：前面板帶有SMB觸發(fā)連接器，支持外部觸發(fā)或PXI總線(xiàn)信號(hào)觸發(fā)
8. 指示燈：具有電源和硬盤(pán)狀態(tài)指示燈
9. 總線(xiàn)類(lèi)型：PCI Express x16總線(xiàn)，內(nèi)部最大支持16GB帶寬，對(duì)外最大支持24GB總線(xiàn)帶寬（自動(dòng)適應(yīng)一路x8與一路x16或四路x4模式）
10. 尺寸：3U/雙槽PXIe標(biāo)準(zhǔn)
11. 重量：約0.8Kg
12. 工作溫度范圍：0℃～+50℃
13. 儲(chǔ)存溫度范圍：-45℃～+85℃
14. 相對(duì)濕度范圍：5%～95%（非冷凝）

圖 6 PXIe控制器產(chǎn)品圖

這款PXIe存儲(chǔ)卡采用PCIe x8總線(xiàn)接口，提供高達(dá)16TB的超大存儲(chǔ)容量，能夠滿(mǎn)足大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。其最大讀取速度為6.67GB/s，最大寫(xiě)入速度為6.53GB/s，確保在高速數(shù)據(jù)采集和處理過(guò)程中提供穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)支持。設(shè)計(jì)符合3U單槽PXIe標(biāo)準(zhǔn)，重量約0.5kg，便于集成到各種測(cè)試系統(tǒng)中。該存儲(chǔ)卡的工作溫度范圍為0℃至+50℃，儲(chǔ)存溫度范圍為-45℃至+85℃，具備較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，適合長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。其高可靠性和出色的性能使其成為數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用和高性能計(jì)算系統(tǒng)的理想選擇。詳細(xì)

圖 7 PXIe存儲(chǔ)卡產(chǎn)品圖

參數(shù)如下：

容量：最大支持16TB

接口類(lèi)型：PCIe x8總線(xiàn)

最大讀取速度：6.67GB/s

最大寫(xiě)入速度：6.53GB/s

尺寸：3U單槽PXIe標(biāo)準(zhǔn)

重量：約0.5kg

儲(chǔ)存溫度：-45℃～ +85℃

相對(duì)濕度：5%～ 95%（非冷凝）

4.4高低溫交變?cè)囼?yàn)箱核心參數(shù)

工作室尺寸：800×600×850mm (深×寬×高)，容積408L

試品尺寸：未提供

外形尺寸（約）：1500×1150×1920mm (深×寬×高)

溫度范圍：-40℃～+150℃

溫度波動(dòng)度：≤±0.5℃

溫度均勻度：≤±2℃

溫度偏差：≤±2℃

升溫速率：2-3℃/min，平均，空載

降溫速率：1℃~1.2℃/min，平均，空載

濕度范圍：10%到98%

濕度波動(dòng)度：≤±2%RH