数据采集应用案例

1、Advance technologies; Automate the world.凌华数据采集卡凌华数据采集卡产品选型指南暨应用案例产品选型指南暨应用案例张斌张斌北京凌华技术支持部北京凌华技术支持部http:/http:/Advance technologies; Automate the world.摘要摘要 数据采集卡选型指南数据采集卡选型指南 数据采集产品在几个市场的典型应用数据采集产品在几个市场的典型应用 PCI-9812典型应用典型应用 PCI-7300A典型应用典型应用 其它应用其它应用Advance technologies; Automate the world.如何选择合适的

2、如何选择合适的A/DA/D卡卡 根据传感器选择根据传感器选择 热电偶、热电阻热电偶、热电阻 根据采样定理选择根据采样定理选择 fs=2*fmax 根据精度要求选择根据精度要求选择 根据用户的其它要求选择根据用户的其它要求选择 同步？触发？同步？触发？Advance technologies; Automate the world.QQ：热电偶应用的特点：热电偶应用的特点 价格较低，坚固价格较低，坚固 可承受高温可承受高温 可迅速感知温度的快速变化可迅速感知温度的快速变化 低电压输出低电压输出 低灵敏度低灵敏度 需要冷端补偿需要冷端补偿Advance technologies; Automate

3、 the world.A A：选型：选型 低电压输出低电压输出 需要放大需要放大 最好高增益最好高增益 低灵敏度低灵敏度 高分辨率高分辨率 PCI-9118HR、PCI-9114系列、系列、PCI-9111HR 需要需要冷端补偿冷端补偿 PCI-9114系列板载系列板载CJC ACLD-8125板载板载CJC，可配合，可配合PCI-9111系列系列 可选的方案可选的方案 PCI-9114系列系列 PCI-9111HR ACLD-8125 最佳方案最佳方案 PCI-9114HGAdvance technologies; Automate the world.QQ：热电阻应用的特点：热电阻应用的特

4、点 精度比热电偶高精度比热电偶高 不需要冷端补偿不需要冷端补偿 电阻输出电阻输出 低灵敏度低灵敏度 非线性输出，需要线性化非线性输出，需要线性化 2线线RTDs接线，简单，但要考虑接线电阻误差接线，简单，但要考虑接线电阻误差 3线和线和4线线 RTD 接线，消除了接线电阻误差接线，消除了接线电阻误差Advance technologies; Automate the world.A A：选型：选型 电阻输电阻输出出 需要电流源需要电流源 低灵敏度低灵敏度 高分辨率高分辨率 可选方案可选方案 PCI-6208A + PCI-9111HR（9114、9118HR） 最佳方案最佳方案 仍然建议选用仍

5、然建议选用ND-6013Advance technologies; Automate the world.其它传感器其它传感器 目前，越来越多出现了将传感器、变送器结合在一起的目前，越来越多出现了将传感器、变送器结合在一起的产品产品 一般输出为电压（一般输出为电压（05V）、电流（）、电流（020mA或或420mA） 若输出为电压，基本所有采集卡均可选若输出为电压，基本所有采集卡均可选 若输出为电流，必须在输入端并联一精密电阻，建议值若输出为电流，必须在输入端并联一精密电阻，建议值250ohmAdvance technologies; Automate the world.根据采样定理选择采集

6、卡根据采样定理选择采集卡 前面所讨论的信号，一般变化缓慢，不涉及采样频率的前面所讨论的信号，一般变化缓慢，不涉及采样频率的限制限制 Nyquist采样定律：采样定律：fs=2*fmax fs ：采样频率采样频率 fmax ：信号最高频率信号最高频率 一般最小为一般最小为fs=2.5*fmax 工程上一般取为工程上一般取为fs=68*fmaxAdvance technologies; Automate the world.根据精度要求选择采集卡根据精度要求选择采集卡 用户关心的最小可测电压值用户关心的最小可测电压值 输入范围输入范围/2n 对于小信号，需要选择高增益板卡对于小信号，需要选择高增益

7、板卡Advance technologies; Automate the world.根据用户的其它要求选择采集卡根据用户的其它要求选择采集卡 同步要求同步要求 PCI-9812 DAQ-20XX 其它多功能卡其它多功能卡 S&H 触发要求触发要求 PCI-9812、DAQ-2000系列系列 Pre、Post、Middle、Delay PCI-9118 About PCI-9111 PreAdvance technologies; Automate the world.如何选择合适的如何选择合适的D/AD/A卡卡 根据速度选择根据速度选择 PCI-6208与与PCI-6308无时钟控制

8、输出时序，不可用作波形发生器无时钟控制输出时序，不可用作波形发生器 DAQ-25xx系列可用作任意波形发生器系列可用作任意波形发生器 根据精度选择根据精度选择 PCI-6208：16位，可保证位，可保证14位位 PCI-6308、DAQ-25xx：12位位Advance technologies; Automate the world.如何选择合适的如何选择合适的I/OI/O卡卡 根据点数（通道数）选择根据点数（通道数）选择 根据信号类型选择：根据信号类型选择： TTL、光电隔离、继电器、光电隔离、继电器 干接、湿接干接、湿接 根据驱动能力选择根据驱动能力选择 光电隔离光电隔离DO驱动能力较强

9、驱动能力较强 PCI-7396/7348 根据速度选择根据速度选择 只有只有PCI-7300与与PCI-7200时序由时钟控制时序由时钟控制 PCI-7200稳定的数据流量为稳定的数据流量为1MB/sAdvance technologies; Automate the world.DAQDAQ产品在几个市场的典型应用产品在几个市场的典型应用 电力行业电力行业 电力录波：电力录波： 传输电过程的传输电过程的“黑匣子黑匣子”，记录电力的波形，供故障事后分析。，记录电力的波形，供故障事后分析。 32/64通道，每通道采样率通道，每通道采样率5kHz或或10kHz 要求同步采集，有些情况下要求外部触发

10、要求同步采集，有些情况下要求外部触发(用用GPS信号作同步信号作同步) DAQ-2204/2205可以满足要求，其中同步问题可以外接采样可以满足要求，其中同步问题可以外接采样/保持电路保持电路 Advance technologies; Automate the world.DAQDAQ产品在几个市场的典型应用产品在几个市场的典型应用 智能交通智能交通 车载车载“黑匣子黑匣子” 动态记录车辆行驶中的各种参数。动态记录车辆行驶中的各种参数。 军用：要求记录点数多、性能高，会采用军用：要求记录点数多、性能高，会采用PXI平台平台+采集卡采集卡 民用：性能要求较低，可能有民用：性能要求较低，可能有E

11、BC或或PC104+的机会的机会 轨道交通轨道交通 车用控制系统，要求高，双机热备车用控制系统，要求高，双机热备 行车调度行车调度/监控，环境较恶劣，会用监控，环境较恶劣，会用cPCI Advance technologies; Automate the world.DAQDAQ产品在几个市场的典型应用产品在几个市场的典型应用 自动测试自动测试(ATE) 军用军用ATE系统系统 要求高，一般用要求高，一般用VXI或或PXI实现实现 会用到继电器阵卡、开关卡会用到继电器阵卡、开关卡 任意波形发生器卡、数字存储示波器卡任意波形发生器卡、数字存储示波器卡 芯片测试系统芯片测试系统 目前国内集中在目前

12、国内集中在6寸晶元厂，生产低集成度简单寸晶元厂，生产低集成度简单IC IO卡配合低速采集卡卡配合低速采集卡 其它测试设备其它测试设备Advance technologies; Automate the world.DAQ-2000DAQ-2000系列板卡简介系列板卡简介 创新的母创新的母子卡架构子卡架构 自动校正功能自动校正功能 A/D、D/A同步进行同步进行 Scatter/Gather DMATimerLogicDataBufferVoltage ReferenceAI CHTrim DACADCPGAAdvance technologies; Automate the world.Q:

13、CD/DVD Q: CD/DVD 读取头测试读取头测试 CD/DVD读取依靠悬臂定位；定位信号来自外部电压信读取依靠悬臂定位；定位信号来自外部电压信号号 悬臂加上电压后要快速到位，且无振荡悬臂加上电压后要快速到位，且无振荡 要求测量在不同激励模式下悬臂的机械运动情况要求测量在不同激励模式下悬臂的机械运动情况Advance technologies; Automate the world.A: CD/DVD A: CD/DVD 读取头测试读取头测试DAQ-2010激光激光Doppler干涉仪干涉仪 频谱分析软件频谱分析软件A/DD/A正弦波正弦波振动器振动器测量测量CD读取头的系统动态响应读取头

14、的系统动态响应Advance technologies; Automate the world.PCI-9812PCI-9812卡简介卡简介 PCI-9812卡卡 高达高达20M采样频率采样频率 4路同步路同步A/D转换转换 板载板载32k sample FIFO Bus Mastering DMA，高达高达80MB/s吞吐率吞吐率 提供外部时钟输入提供外部时钟输入 灵活的触发选择：灵活的触发选择： 后触发、预触发、中触发、延迟触发后触发、预触发、中触发、延迟触发Advance technologies; Automate the world.Q: Q: 雷达信号采集雷达信号采集 传统雷达把回

15、波强度直接转换成传统雷达把回波强度直接转换成图像进行显示图像进行显示 问题：问题： 无法实现自动识别无法实现自动识别 无法实时存储数据无法实时存储数据 无法进行进一步处理无法进行进一步处理 要求将雷达信号直接数字化，利要求将雷达信号直接数字化，利用计算机进行处理、分析用计算机进行处理、分析Advance technologies; Automate the world.A: A: 雷达信号采集雷达信号采集 雷达为脉冲发射雷达为脉冲发射 利用利用PCI-9812卡卡 1路路20M数字采样数字采样 对回波的包络进行数字化对回波的包络进行数字化 在屏幕上以极坐标显示在屏幕上以极坐标显示 可利用计算机

16、进行各种处理可利用计算机进行各种处理Advance technologies; Automate the world.Q: Q: 炮弹出膛速度测试炮弹出膛速度测试 在炮膛中，炮弹在点火瞬间在炮膛中，炮弹在点火瞬间为静止，依靠爆炸产生的推为静止，依靠爆炸产生的推力逐渐加速，至出膛时速度力逐渐加速，至出膛时速度最大。最大。 要求测出炮弹在炮膛中运动要求测出炮弹在炮膛中运动过程中的速度过程中的速度时间曲线。时间曲线。Advance technologies; Automate the world.A: A: 炮弹出膛速度测试炮弹出膛速度测试 采用采用PCI-9812卡，利用点火卡，利用点火信号作为触

17、发源信号作为触发源 利用微波信号的利用微波信号的Doppler频移频移测速度测速度 20M采样频率，对结果进行动采样频率，对结果进行动窗窗FFT分析分析Advance technologies; Automate the world.Q: Q: 汽车点火系统检测汽车点火系统检测 目前汽车越来越普及，对汽车维修设备的要求日益增加目前汽车越来越普及，对汽车维修设备的要求日益增加 汽车的发动机是心脏，而点火系统是最易出问题，也是汽车的发动机是心脏，而点火系统是最易出问题，也是最难判断的地方最难判断的地方 要求对点火波形进行采集，并利用计算机加以分析，帮要求对点火波形进行采集，并利用计算机加以分析，帮

18、助判断问题所在助判断问题所在Advance technologies; Automate the world.A: A: 汽车点火系统检测汽车点火系统检测 用用PCI-9812卡采集点火波形并加以分析卡采集点火波形并加以分析Advance technologies; Automate the world.A: A: 汽车点火系统检测汽车点火系统检测( (续续) ) 正常波形与典型故障波形正常波形与典型故障波形正常波形(重叠波)触点锈蚀波形电容漏电波形Advance technologies; Automate the world.ICIC封装测试封装测试 半导体测试设备，实现芯片自动分捡半导体

19、测试设备，实现芯片自动分捡图像传感器图像传感器分析软件分析软件挑选挑选机构机构运动控制卡运动控制卡PCI-9812Advance technologies; Automate the world.Q: Q: 动平衡动平衡轴承转动平稳性轴承转动平稳性 高速转动的轴承，如果存在转动惯量的不平衡，就会产高速转动的轴承，如果存在转动惯量的不平衡，就会产生振动，带来危害，所以要进行配重生振动，带来危害，所以要进行配重 要求采集轴承高速转动中的振动信号，给轴承配重提供要求采集轴承高速转动中的振动信号，给轴承配重提供依据依据Advance technologies; Automate the world.A

20、: A: 动平衡动平衡轴承转动平稳性轴承转动平稳性 实现轴承转动一周对加速度传感器采样实现轴承转动一周对加速度传感器采样1000次次 高速转动的轴承，刻标记以产生定位脉冲高速转动的轴承，刻标记以产生定位脉冲 利用利用8554卡计脉冲频率，并产生卡计脉冲频率，并产生2000倍该频率的方波作为倍该频率的方波作为PCI-9812外时钟外时钟 利用定位脉冲作为利用定位脉冲作为9812触发信号触发信号光传感器加速度传感器Advance technologies; Automate the world.Q: Q: 无损探伤无损探伤声发射法声发射法 传统高压输电线路多采用陶瓷的传统高压输电线路多采用陶瓷的“

21、电葫芦电葫芦”挂线挂线 重，而且易损坏重，而且易损坏 积灰后高压情况下绝缘性能下降积灰后高压情况下绝缘性能下降 目前国外多采用聚酯材料两端压接金属头挂线目前国外多采用聚酯材料两端压接金属头挂线 要求压接过程中实时监测压接质量要求压接过程中实时监测压接质量 压力是否达到规定值压力是否达到规定值 压接中是否发生断裂压接中是否发生断裂Advance technologies; Automate the world.A: A: 无损探伤无损探伤声发射法声发射法 声发射：当材料受应力达到损声发射：当材料受应力达到损坏边界时，会发出一定频率坏边界时，会发出一定频率(数数kHz数百数百kHz)的声音信号的声

22、音信号 用用PCI-9812卡采集压接过程中卡采集压接过程中声传感器传回的信号声传感器传回的信号 对信号加以分析、判断。对信号加以分析、判断。共8个压块,声传感器置于一压块中Advance technologies; Automate the world.PCI-7300APCI-7300A简介简介 PCI-7300A卡卡 高达高达20M采样频率采样频率 32路路DIO通道，灵活配置：通道，灵活配置： 8DI/8DO、8DI/16DO、16DI/8DO、16DI/16DO、32DI、32DO 板载板载64kB FIFO Bus Mastering DMA，高达高达80MB/s吞吐率吞吐率 灵活

23、的握手方式灵活的握手方式(Hand Shaking)Advance technologies; Automate the world.Q: Q: 高速高速PCBPCB光模打印机光模打印机 制作制作PCB (印制电路板印制电路板)的过程：的过程： 绘图绘图(利用利用Protel等软件等软件) 制作光模制作光模(相当把电路打印在透明片上相当把电路打印在透明片上) 对原始印制板进行照排对原始印制板进行照排 用化学药品对照排后的板进行处理，留下的即是印制板用化学药品对照排后的板进行处理，留下的即是印制板 随着电路复杂度的增加，制作光模的时间越来越长，迫随着电路复杂度的增加，制作光模的时间越来越长，迫切

24、需要提高速度切需要提高速度Advance technologies; Automate the world.A: A: 高速高速PCBPCB光模打印机光模打印机 打印设备采用打印设备采用MPU进行控制，与计算机进行高速数字传进行控制，与计算机进行高速数字传输输 采用采用PCI-7300A，32CH DO，高速传输。，高速传输。 利用利用PCI-7300A的握手信号确保不会丢失数据的握手信号确保不会丢失数据Advance technologies; Automate the world.Q: Q: 新一代全电脑化新一代全电脑化B B超设备超设备 传统传统B超把换能器超把换能器(线阵线阵)回波数据

25、直接转换成图像信号回波数据直接转换成图像信号并显示并显示 无法进行图像处理无法进行图像处理 无法进行自动判别无法进行自动判别/测量测量 要求将要求将B超回波数据实时读入计算机，并进行处理超回波数据实时读入计算机，并进行处理/存盘存盘Advance technologies; Automate the world.A: A: 新一代全电脑化新一代全电脑化B B超设备超设备 B超前端的波束形成、回波调理及超前端的波束形成、回波调理及A/D转换等工作用户转换等工作用户自制板卡完成自制板卡完成 A/D转换后的数据利用转换后的数据利用FPGA传至传至PCI-7300A 利用握手信号完成数据传输，以确保数

26、据完整性利用握手信号完成数据传输，以确保数据完整性 利用计算机进行图像处理利用计算机进行图像处理 实时图像增强实时图像增强 实时图像平滑实时图像平滑 进行三维合成进行三维合成Advance technologies; Automate the world.Q: Q: 数据高速串行传输数据高速串行传输 某类前端设备，提供高速串行数据接口，但传输速率、某类前端设备，提供高速串行数据接口，但传输速率、信号情况各有不同信号情况各有不同 传输速率最高达传输速率最高达100Mbps左右左右 要求提供一个设备，可以连接各种前端设备，实现数据要求提供一个设备，可以连接各种前端设备，实现数据高速输入计算机、实时

27、存盘高速输入计算机、实时存盘Advance technologies; Automate the world.A: A: 数据高速串行传输数据高速串行传输 前端设备已提供串行高速传输的驱动电路前端设备已提供串行高速传输的驱动电路 利用利用FPGA，实现串行数据，实现串行数据并行数据的转换，并通并行数据的转换，并通过过FIFO加以缓存加以缓存 利用利用PCI-7300A，通过握手信号与，通过握手信号与FPGA交换数据，以交换数据，以确保数据不会丢失确保数据不会丢失Advance technologies; Automate the world.Q: Q: 数字摄像机图象捕捉数字摄像机图象捕捉 目

28、前城市中光污染日趋严重，天文目前城市中光污染日趋严重，天文台已看不清星空台已看不清星空 光污染绝大部分为随机信号，可以光污染绝大部分为随机信号，可以通过长时间平均降低噪声通过长时间平均降低噪声 需要将观测的图像高速传进计算机需要将观测的图像高速传进计算机进行长时间平均算法进行长时间平均算法Advance technologies; Automate the world.A: A: 数字摄像机图象捕捉数字摄像机图象捕捉 高速影像传输高速影像传输 目标：完成目标：完成CCD摄像头数据捕捉及处理摄像头数据捕捉及处理 用用PCI-7300A卡卡 外围自搭高速外围自搭高速A/D转换电路转换电路 对对A/D转换后的数据进行长时间平均，以转换后的数据进行长时间平均，以去除随机噪声，提高系统信噪比去除随机噪声，提高系统信噪比Advance technologies; Automate the world.E1/T1E1/T1编码器功能测试编码器功能测试 给给E1/T1编码器外加正弦输入编码器外加正弦输入信号信号 利用利用PCI-7300的的DI对编码器对编码器的输出数据流进行采集，加以的输出数据流进行采集，加以判断判断 利用