数据采集技术

数据采集技术（DAQ）

DataAcquisitionTechniques林君jlin@Tel:8502473数据采集功能

ADCDACcntr/timerdigitalDAQBoardAnalogI/ODigitalI/OClockI/OOnOff1-0插入式数据采集卡的优越性灵活费用较低性能选择范围大大量的软件工具可用利用PC技术数字化技术信号分类信号根据其所传递的有用信息进行分类信息状态速率幅值形状频率SignalsAnalogDigitalOn-OffTimeDomainPulseTrainFrequencyDomainDConofft1-0-t0.985ttf数字信号开关信号

连续脉冲信号Input:ReadanopticalencoderOutput:Generateasquarewave分辨率时钟频率Input:SenseaswitchclosureOutput:Closeavalve驱动程序的功能通道数DAQ卡需要考虑的指标onofft1-0-t数字信号调理Common-ModeVoltagesorHighVoltagesElectromechanicalRelaysorSolid-StateRelaysOpticalIsolationLoadsRequiringACSwitchingorLargeCurrentFlowSolenoidsValvesMotorsHeatersLampsPumpsElectromechanicalRelaysorSolid-StateRelaysProductionMonitoringorProcessControlProximitySwitchesLimitSwitchesThermostatsManualSwitches数字I/O模拟信号时域信号VibrationSpeechSonar分辨率采样率AC精度触发滤波器TemperaturePressureFlowStrainDC精度频域信号直流信号ECGBloodpressureSingle-shoteventsChromatograph分辨率采样率AC和DC精度触发DAQ卡需要考虑的指标参数0.985ttf模拟信号调理低电压信号电流输入/输出RTDs

和热敏电阻热电偶应变仪隔离放大噪声滤波电流与电压的转换;隔离，放大，噪声滤波隔离，放大，噪声滤波冷端补偿激励电源隔离，放大，噪声滤波激励电压全桥和半桥设置隔离，放大，噪声滤波多功能I/ODemo变送器/传感器

物理现象 传感器温度 热电偶

RTD IC传感器 热敏电阻光 真空管光电传感器声 麦克风力和压力 应变仪 压电传感器热电偶价格较低，坚固可承受高温可迅速感知温度的快速变化需要作冷端补偿电压量很小需要放大输出非线性需要冷端补偿RTDs精度比热电偶高不需要冷端补偿比热电偶昂贵需要电流源非线性输出，需要线性化2路RTDs接线，简单，但要考虑接线电阻误差3路和4路RTD接线，消除了接线电阻误差热敏电阻

需要电流源或电压源激励非线性化强烈，需要线性化敏感度高电阻高应变片需要电压源需要桥式电路设置非线性化输出，需要线性化DAQ卡的前端信号调理模块

SignalConditioningExtensions

forInstrumentation（SCXI)

SCXI选择传感器和信号热电偶RTDs热敏电阻应变仪电压信号

微伏，毫伏，伏电流信号

4—20mA,0—20mA数字信号信号调理多路复用放大隔离滤波传感器激励冷端补偿SCXI的其它特性可扩展，最多到3,072通道紧凑，在7英寸空间可达384个通道灵活，可以和最新的采集卡，软件，和计算机配合工作高速，和E系列的采集卡配合扫描速度达33KHz设置方便结构开放DemoA/D分辨率Codewidth=smallestdetectablechangeinvoltage=AD的输入范围增益*2nn=#ofADCbits

16-bitADC3-bitADCAmplitudecodewidthTime02010012014040608010.009.757.506.255.003.752.501.250111110100011010001000A/D采样率Nyquist

原理采样率>2倍的最高频率AdequatelysampledAliasedduetoundersampling多通道采集采集模式通道设置扫描顺序增益范围单端/差分输入单极/双极连续扫描同步采样间隔扫描Straingauge1Straingauge2Battery1Battery2TempPressureDemo实时系统集成总线RTSI

Real-TimeSystemsIntegrationBusRTSI在板卡之间连接时钟和触发信号完成数据采集的同步操作在DSP卡串行传输数据触发软件触发STARTTRIG*InputofMIOBoardEdgeInitiatesAcquisition

TTLSignalLevelandSlopeofAnalogSignalInitiatesAcquisition

LevelandSlopeofAnalogSignalRetrievesAcquisition条件获取(软件)由AIBufferRead设定AIRead调用AIBufferRead模拟触发数字触发Demo应用软件接口软件软件LabVIEWLabWindows/CVIComponentWorksVisualBasicC/C++...PCI-MIO-16E-1DAQ卡NI-DAQ要求:可以所有采集卡的功能向下兼容通用的API功能齐全的设置工具方便易用DAQ的软件接口NI-DAQApplicationSoftwareDemo软件开发平台选择VirtualBench

Ready-to-RunVirtualInstrumentsVirtualInstrumentsScopeDynamicsignalanalyzerArbitrarywaveformgeneratorFunctiongeneratorDMMDataloggerDemo软件开发平台GraphicalProgrammingVisualC++LabWindows/CVIVisualBasicGraphicalProgramming

LabVIEWEmpoweringtechnologyNaturalflowchartnotationEliminatessyntacticaldetailsReducesdevelopmenttimeRapidprototypingSelf-documentingIntuitiveandeasytolearnIdealforcodereusabilityModularityandhierarchyDemoWhatisMeasurementStudio?MeasurementHardwareWindowsVisualBasic

VisualC++InternetVisualizationAnalysisAcquisitionLabWindows/CVIMeasurementStudioMeasurementComponentsMeasurementStudio

ToolsforVisualC++CompilerintegrationIntellisense

ClassWizardVisaGPIBAnalysisUI

ControlsUtilityClassesApplicationWizardMeasurementclassesAcquisitionAnalysis

UserinterfacethroughActiveXUtilityclassesDataobjectsData

ObjectMeasurementStudio

ToolsforVisualBasicMeasurementandautomationActiveXcontrolsAnalysisUIDAQNetworkGPIBSerialLabWindows/CVIANSICStandardLanguageCompilerEditorDebuggerOpenSystem

Built-in

Instrumentation

LibrariesI/O

(GPIB,VXI,

DAQ,Serial,

IMAQ,etc)Analysis

DataSocket

ActiveX TCPGUI

ProductivityTools

forfasterdevelopmentCodeGenerationToolsInteractiveExecution

StandardANSIC

LanguageOpen,powerfulMultithreadedDemo数据采集的基本原理(3.1)数据采集的基本原理数据采集的基本原理采样定理的推导采样定理的推导采样定理的推导采样定理的推导采样率的确定数据采集系统的设计MUX切换PGA切换S/HA/D开始工作A/D转换完成读取数据存储数据循环至结束数据采集系统的设计数据采集系统的设计数据采集系统的设计数据采集系统的设计数据采集系统的设计浮点放大数据采集系统设计数据采集系统的设计数据采集系统的设计数据采集系统的设计数据采集系统的设计数据采集系统的设计设计一个四路数据采集系统各路输入信号性能要求第一路：单次阻尼振荡波形，持续时间为0.4-1s，阻尼振荡频率f0=5