NI PXI-4351 PXI 数据采集模块 – 系统集成，高速、高同步

描述

NI PXI-4351：这块 NI 的高精度多通道数据采集模块，专为热电偶和低电平电压测量设计。它提供10个差分通道，内置高精度冷端补偿 (CJC) 和高隔离度，确保在工业环境中达到实验室级别的温度测量精度。产品类型：高精度热电偶/电压测量模块，通道数：10个差分通道，核心功能：热电偶测量、CJC、高压隔离。它是多通道温度监控和热测试验证的理想选择。

PXI-4351 产品详细说明

NI PXI-4351 模块，是 National Instruments (NI) 针对高精度、多通道热测量应用打造的专业级数据采集 (DAQ) 模块。在PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）的模块化架构中，PXI-4351 专门承担低电平、高共模电压环境下的精密信号采集任务。它的设计哲学是把精密测量的复杂性从外部热电偶探头转移到模块内部，大大简化了现场布线和配置难度。

这块 NI PXI-4351 模块最硬核的技术，就是它集成的高性能信号调理电路和冷端补偿 (CJC) 功能。大家都知道，热电偶的测量精度极易受到环境温度波动和电磁噪声的影响。PXI-4351 不仅提供了10个高隔离度的差分输入通道，有效抑制了共模电压 (Common-Mode Voltage) 和地环路 (Ground Loop) 引入的干扰，还内置了一个高稳定性的 CJC 传感器，可以在板级对热电偶信号进行实时温度补偿，从而确保了毫度级的测量准确性 (Measurement Accuracy)。此外，PXI-4351 模块具备可编程增益 (Programmable Gain) 和高速模数转换器 (ADC)，使其不仅能精确测量热电偶产生的微弱毫伏信号，还能兼顾测量其他低电平电压或电阻温度检测器 (RTD) 等传感器信号。在电池测试、半导体热管理或大型结构健康监测 (SHM) 等需要高密度、高可靠性温度数据的场景中，NI PXI-4351 凭借其单槽位的紧凑设计和对 PXI 背板的精确同步能力，成为了不可或缺的核心测量单元。

NI PXI-4351

PXI-4351 技术规格

主要特点和优势

内置精密冷端补偿 (CJC)： 热电偶测量的最大挑战之一就是冷端误差。NI PXI-4351 模块巧妙地解决了这个问题。它内置了一个高稳定、高精度的 CJC 传感器，该传感器紧密耦合到热电偶输入端子，可以实时、精确地测量参考接点温度，并在硬件和软件层面进行自动补偿。这种内置的精密补偿机制，避免了用户使用外部补偿电路的麻烦，极大地提高了测量精度和系统简洁性，尤其在环境温度波动大的工业现场，优势非常明显。

优异的隔离和噪声抑制能力： 在大型工业系统中，共模电压和地环路噪声是影响低电平测量的两大“杀手”。PXI-4351 提供了通道到通道和通道到地的高压隔离 (High-Voltage Isolation)，隔离电压通常高达 250 Vrms。配合其高达 130 dB 的高共模抑制比 (CMRR)，NI PXI-4351 能够高效滤除这些干扰信号，确保即使在电机、变频器等噪声源附近，也能采集到纯净、准确的微伏级热电偶信号，保障了测量的可靠性 (Measurement Reliability)。

PXI 平台的高同步集成： 作为 PXI 模块，PXI-4351 完美契合了模块化仪器 (Modular Instrumentation) 对同步性的要求。它可以利用 PXI 背板上的高精度时钟 (High-Precision Clock) 和触发总线 (Trigger Bus)，与其他 PXI 模块（如信号源、开关）实现硬件定时 (Hardware Timing) 的精确同步。在需要同步采集温度和其他物理量（如压力、应变）的复杂测试场景中，NI PXI-4351 能够保证所有数据点的时间戳 (Timestamp) 统一且精确，这对于数据关联性分析 (Data Correlation Analysis) 是至关重要的。

宽泛的应用和兼容性： NI PXI-4351 模块不仅支持所有主流的热电偶类型 (J, K, T, E, N, B, R, S)，其电压输入模式还使其能够兼容RTD、热敏电阻以及其他低电平电压输出的传感器。配合其可编程增益功能，该模块能够适应极宽的输入信号动态范围 (Dynamic Range)。这种高度的通用性 (High Versatility) 大大扩展了 PXI-4351 的应用领域，使其成为多传感器混合测量系统中的万能工具。

The NI PXI-4351 module is specifically engineered for high-channel-count, high-accuracy thermal measurements within the PXI ecosystem. Its core technical strength is the seamless integration of a high-precision Cold-Junction Compensation (CJC) sensor directly onto the terminal block, which autonomously and accurately corrects for the reference junction temperature. This eliminates a primary source of error in thermocouple measurements, ensuring exceptional measurement accuracy often within ±1∘C across all channels. Furthermore, the PXI-4351 features high-voltage isolation (up to 250 Vrms) and an excellent Common-Mode Rejection Ratio (CMRR), effectively filtering out industrial noise and mitigating ground loops. This ensures that the low-level μV signals from the thermocouples remain pristine, even in electrically noisy environments near large machinery. Finally, its PXI integration allows for precise hardware timing and synchronization with other PXI instruments, making the NI PXI-4351 an indispensable tool for time-correlated analysis in complex, multi-sensor automated test systems.

应用领域

NI PXI-4351 模块凭借其多通道、高精度的温度测量能力，被广泛应用于对热性能和热管理要求严格的领域。

电池测试与电动汽车 (EV)： 用于电动汽车电池包 (Battery Pack) 的充放电循环测试和热失控 (Thermal Runaway) 监测。PXI-4351 可以同步、高密度地采集电池包内部数百个热电偶的数据，精确监控温度梯度，确保电池安全和性能验证。

半导体和电子元件测试： 在器件可靠性测试、加速寿命测试 (ALT) 以及热设计验证中，PXI-4351 用于测量芯片和 PCB 板上的关键温度点。其高精度确保了热阻抗 (Thermal Impedance) 等关键参数的准确计算。

航空航天发动机与材料测试： 在航空发动机的性能测试台或高温材料的热力学实验中，PXI-4351 采集燃烧室、涡轮叶片等关键部位的高温热电偶信号。其高隔离度和高 CMRR 是应对恶劣测试环境的必要保障。

工业过程和设备监测： 在大型机械、熔炉或复杂的化工反应器中，用于多点温度监控。PXI-4351 的 PXI 架构可以轻松与工业控制器和 HMI 集成，提供实时、高可靠性的过程温度数据。

NI PXI-4351

相关产品

PXI-4351 是 NI PXI 平台的热测量核心，通常与以下产品型号配套或存在关联：

PXI-4353： 与 PXI-4351 功能相似，但通常通道数更多（如 32 个通道），或仅支持 RTD 或热敏电阻等不同传感器类型。

PXIe-4357： PXI Express (PXIe) 版本的温度测量模块，利用 PCIe 总线提供更高的数据流带宽和更快的扫描速度。

PXIe-4309/4304： PXIe 高速模拟输入模块，通常用于高带宽电压采集，与 PXI-4351 组成混合测量系统。

PXIe-2527/2530B 开关矩阵： 高密度开关模块，与 PXI-4351 配合，可将 PXI-4351 的测量能力扩展到数百个热电偶。

PXI-81xx 系列控制器： 如 PXI-8187，是插入 PXI 机箱的嵌入式控制器，负责运行 LabVIEW/TestStand 软件并控制 PXI-4351 进行数据采集。

安装与维护

安装前准备：在安装 NI PXI-4351 模块前，必须确保 PXI 机箱电源已完全切断，并严格遵守静电释放 (ESD) 规范。PXI-4351 应被正确插入 PXI 机箱的任一外围插槽，并确保前面板的锁定机构完全就位。由于 PXI-4351 依赖板载 CJC 传感器，其前面板的接线端子必须保持干燥和清洁。热电偶的正负极接线必须正确连接到 PXI-4351 的端子上，反接会导致读数不准确或出现负值。测量电缆应尽量远离高压或大电流线缆，以确保高 CMRR 的性能得以发挥。

维护建议：对 NI PXI-4351 模块的维护主要集中在精度校验和环境控制。PXI-4351 作为高精度模块，应定期（通常为一年一次）进行校准，特别是对 CJC 传感器的精度验证。由于 CJC 补偿的准确性依赖于端子温度的稳定，应确保 PXI 机箱的散热风扇工作正常，并且 PXI-4351 的前面板不要暴露在剧烈的气流或温度波动中。