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数据采集
- 2022-07-20-

我们经常提到的数据采集或数据采集DAQData acquisition),它是将周围世界的模拟信号量化为数字信号的过程,以便在计算机上显示、分析和存储。

一个简单的例子是使用传感器,如热电偶,将室温转化为数字过程。现代数据采集设备增加了数据分析和报告软件、网络连接、远程控制和监控选项。

数据采集设备组成成分

所有数据采集设备包括传感器、信号调理和模数转换器三个必要成分(ADC)。

模数转换器

模数转换器是数据采集系统的核心部分(ADC)。顾名思义,ADC芯片从环境中获取数据,并将其转换为可被处理器读取的离散值。这些离散值对应于待测信号可检测到的最小变化。ADC比特位数越高(12位、16位、18位等),模拟信号的离散值越多,ADC分辨率越高。ADC本质上,分辨率与量尺上的刻度相似。毫米级尺的分辨率高于厘米级尺。使用哪种尺度取决于待测对象---ADC分辨率也是如此。

传感器(转换器)

传感器,又称转换器,可将温度、力、运动等物理现象转化为电压或电流信号,并输入到现实世界中ADC中间。常见的传感器包括测量温度的热电偶、热敏电阻和RTD,测量运动的加速度计和测量力的应变计。在为测量系统选择合适的传感器时,必须考虑传感器的准确性和记录可读信号所需的信号调节方法。

信号调理

为了提高传感器的测量质量,通常需要在传感器和ADC附加电路放置在两者之间。附加电路通常是指信号调节,包括放大/衰减、滤波、惠斯通电桥、激励、线性化、校准和冷端补偿(CJC)。不同的传感器有不同的信号调节要求。例如,应变计需要激励、电桥和校准调节。热电偶的输出电压为毫伏,因此信号进入ADC它们之间需要过滤和放大。

多数情况下,信号调理电路被包含在数据采集设备中,但它也有可能是传感器的一部分。例如,称重传感器包含电桥、校准电路以及放大。许多微机电传感器也包含信号调理模块。

数据采集选择

有许多不同的设备可供选择:

数据记录仪

数据记录是指在一段时间内记录收集到的数据。根据不同的应用场景,数据类型可以包括测量温度、电压、电流、湿度或我们感兴趣的其他信号。数据记录仪是一个包含内置处理器和嵌入式预定义软件的数据采集系统。它可以作为一种独立的设备运行,携带方便,使用方便,非常受欢迎。

所有数据记录仪都有存储数据的本地存储空间,有些还包括SD插槽扩展存储。

网络驱动的数据记录仪可以通过设置网络以共享数据。一些数据记录仪支持电源供电,以提供更好的便携性。

数据采集设备

数据采集设备(USB,以太网,PCI)包括信号调节模块和模数转换器,但其功能需要通过计算机连接。这些设备灵活,可以在不同的场景中使用。因此,数据采集设备是一个流行的选择。

用户可以使用预定义的数据采集软件,如插入式设备DAQami?,或使用如Python?C , DASYLab, MATLAB, NI LabVIEW?编程。数据采集设备种类繁多。BUS选项和首选软件的灵活性可以为您独特的应用程序提供定制的解决方案。

数据采集系统

模块化数据采集系统是为集成和同步不同传感器类型的多通道计数和复杂系统而设计的。这些系统的集成和使用更为复杂,但灵活性很强。

在所有的数据采集设备中,模块化系统是最昂贵的,但许多应用程序都需要像PXI数据采集系统的功能。

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