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�(shù)�(jù)采集(DAQ)
閱讀�5665�(shí)間:2010-12-10 10:13:16

  �(xiàn)今,在實(shí)�(yàn)室研�、測(cè)試和�(cè)量以及工�(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中,絕大多�(shù)科研人員和工程師使用配有PCI� PXI/CompactPCI� PCMCIA � USB � IEEE1394 � ISA 、并行或串行接口的�(gè)�電腦� PC )采集數(shù)�(jù)。許多應(yīng)用使用插入式�(shè)備采集數(shù)�(jù)并把�(shù)�(jù)直接傳送到�(jì)算機(jī)�(nèi)�中,而在一些其它應(yīng)用中�(shù)�(jù)采集硬件� PC 分離,通過并行或串行接口和 PC 相��

組成部分

  ·PC

  ·傳感�

  ·信號(hào)�(diào)�

  ·�(shù)�(jù)采集硬件

  ·軟件

系統(tǒng)影響因素

  �(gè)人電� (PC)

  �(shù)�(jù)采集系統(tǒng)所使用的計(jì)算機(jī)�(huì)極大地影響連續(xù)采集�(shù)�(jù)的速度,而當(dāng)今的技�(shù)已可以使� Pentium � PowerPC �(jí)的處理器,它們能�(jié)合更高性能� PCI � PXI/CompactPCI � IEEE1394 (火線)總線以及傳統(tǒng)� ISA 總線� USB 總線� PCI 總線� USB 接口是目前絕大多�(shù)�(tái)式計(jì)算機(jī)的標(biāo)�(zhǔn)�(shè)�,� ISA 總線已不再經(jīng)常使�。隨� PCMCIA � USB � IEEE 1394 的出�(xiàn),為基于桌面 PC 的數(shù)�(jù)采集系統(tǒng)提供了一種更為靈活的總線替代選擇。對(duì)于使� RS-232 � RS-485 串口通信的遠(yuǎn)程數(shù)�(jù)采集�(yīng)用,串口通信的速率常常�(huì)使數(shù)�(jù)吞吐量受到限�。在選擇�(shù)�(jù)采集�(shè)備和總線方式�(shí),請(qǐng)記住您所選擇的設(shè)備和總線所能支持的�(shù)�(jù)傳輸方式�

  �(jì)算機(jī)的數(shù)�(jù)傳送能力會(huì)極大地影響數(shù)�(jù)采集系統(tǒng)的性能。所� PC 都具有可編程 I/O 和中斷傳送方式。目前絕大多�(shù)�(gè)人電腦可以使用直接內(nèi)存訪問( Direct memory access � DMA )傳送方�,它使用專門的硬件把�(shù)�(jù)直接傳送到�(jì)算機(jī)�(nèi)�,從而提高了系統(tǒng)的數(shù)�(jù)吞吐量。采用這種方式�,處理器不需要控制數(shù)�(jù)的傳�,因此它就可以用來處理更�(fù)雜的工作。為了利� DMA 或中斷傳送方�,您的數(shù)�(jù)采集�(shè)備必須能支持這些傳送類�。例�� PCI � ISA � IEEE1394 �(shè)備可以支� DMA 和中斷傳送方�,� PCMCIA � USB �(shè)備只能使用中斷傳送方�。所選用的數(shù)�(jù)傳送方式會(huì)影響您數(shù)�(jù)采集�(shè)備的�(shù)�(jù)吞吐��

  限制采集大量�(shù)�(jù)的因素常常是硬盤,磁盤的訪問�(shí)間和硬盤的分區(qū)�(huì)極大地降低數(shù)�(jù)采集和存�(chǔ)到硬盤的速率。對(duì)于要求采集高頻信�(hào)的系�(tǒng),就需要為您的 PC 選擇高速硬�,從而保證有連續(xù)(非分區(qū))的硬盤空間來保存數(shù)�(jù)。此�,要用專門的硬盤�(jìn)行采集并且在把數(shù)�(jù)存儲(chǔ)到磁盤時(shí)使用另一�(gè)�(dú)立的磁盤�(yùn)行操作系�(tǒng)�

  �(duì)于要�(shí)�(shí)處理高頻信號(hào)的應(yīng)�,需要用� 32 位的高速處理器以及相應(yīng)的協(xié)處理器或?qū)S玫牟迦胧教幚砥?,如?shù)字信�(hào)處理� SP )板�。然�,對(duì)于在一秒內(nèi)只需采集或換算一兩次�(shù)�(jù)的應(yīng)用系�(tǒng)而言,使用低端的 PC 就可以滿足要��

  在滿足您短期目標(biāo)的同�(shí),要根據(jù)投資所能產(chǎn)生的�(zhǎng)期回�(bào)的值來確定選用何種操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)平臺(tái)。影響您選擇的因素可能包括開�(fā)人員和最終用戶的�(jīng)�(yàn)和要�� PC 的其它用途(�(xiàn)在和將來�、成本的限制以及在您�(shí)�(xiàn)系統(tǒng)期間�(nèi)可使用的各種�(jì)算機(jī)平臺(tái)。傳�(tǒng)平臺(tái)包括具有�(jiǎn)單的圖形化用戶界面的 Mac OS ,以� Windows 9x 。此�� Windows NT 4.0 � Windows 2000 能提供更為穩(wěn)定的 32 � OS ,并且使用起來和 Windows 9x 類似� Windows 2000 是新一代的 Windows NT OS ,它�(jié)合了 Windows NT � Windows 9x 的優(yōu)�(shì),這些�(yōu)�(shì)包括固有的即插即用和電源管理功能�

信號(hào)�(diào)�

  傳感器感�(yīng)物理�(xiàn)象并生成�(shù)�(jù)采集系統(tǒng)可測(cè)量的電信�(hào)。例�,熱電偶、電阻式�(cè)溫計(jì)(RTD)、熱敏電阻器� IC 傳感器可以把溫度�(zhuǎn)�?yōu)槟M�(shù)字轉(zhuǎn)化器(analog-to-digital,ADC)可�(cè)量的模擬信號(hào)。其它例子包括應(yīng)力計(jì)、流速傳感器、壓力傳感器,它們可以相�(yīng)地測(cè)量應(yīng)�、流速和壓力。在所有這些情況�,傳感器可以生成和它們所檢測(cè)的物理量呈比例的電信�(hào)。為了適合數(shù)�(jù)采集�(shè)備的輸入范圍,由傳感器生成的電信�(hào)必須�(jīng)過處�。為了更精確地測(cè)量信�(hào),信�(hào)�(diào)理配件能放大低電壓信�(hào),并�(duì)信號(hào)�(jìn)行隔離和濾波。此�,某些傳感器需要有電壓或電流激�(lì)源來生成電壓輸出�

各部分功�

  放大功能 —� 放大是最為普遍的信號(hào)�(diào)理功能。例�,需要對(duì)熱電偶的信號(hào)�(jìn)行放大以提高分辨率和降低噪聲。為了得到的分辨�,要�(duì)信號(hào)放大以使�(diào)理后信號(hào)的電壓范圍和 ADC 的輸入范圍相�。又例如� SCXI 有多種信�(hào)�(diào)理模塊可以放大輸入信�(hào)。在臨近傳感器的 SCXI �(jī)箱內(nèi)�(duì)低電壓信�(hào)�(jìn)行放大,然后把放大后的高電壓信號(hào)傳送到 PC ,從而限度地降低噪聲�(duì)讀�(shù)的影��

  隔離功能 —� 另一種常見的信號(hào)�(diào)理應(yīng)用是為了安全目的把傳感器的信�(hào)和計(jì)算機(jī)相隔�。被�(jiān)�(cè)的系�(tǒng)可能�(chǎn)生瞬�(tài)的高壓,如果不使用信�(hào)�(diào)�� 這種高壓�(huì)�(duì)�(jì)算機(jī)造成損害� 使用隔離的另一原因是為了確保插入式�(shù)�(jù)采集�(shè)備的讀�(shù)不會(huì)受到接地電勢(shì)差或共模電壓的影�。當(dāng)�(shù)�(jù)采集�(shè)備輸入和所采集的信�(hào)使用不同的參� � 地線 � ,而一旦這兩�(gè)參考地線有電勢(shì)�,就�(huì)帶來麻煩。這種電勢(shì)差會(huì)�(chǎn)生所謂的接地回路,這樣就將使所采集信號(hào)的讀�(shù)不準(zhǔn)�;或者如果電�(shì)差太�,它也會(huì)�(duì)�(cè)量系�(tǒng)造成損害。使用隔離式信號(hào)�(diào)理能消除接地回路并確保信�(hào)可以被準(zhǔn)確地采集。例�� SCXI-1120 � SCXI-1121 模塊能提供高�(dá) 250 Vrms 的共模電壓隔�� SCXI-1122 能提供高�(dá) 450 Vrms 電壓隔離�

  多路�(fù)用功� —� 多路�(fù)用是使用單�(gè)�(cè)量設(shè)備來�(cè)量多�(gè)信號(hào)的常用技�(shù)。模擬信�(hào)的信�(hào)�(diào)理硬件常�(duì)如溫度這樣緩慢變化的信�(hào)使用多路�(fù)用方�� ADC 采集一�(gè)通道�,轉(zhuǎn)換到另一�(gè)通道并�(jìn)行采�,然后再�(zhuǎn)換到下一�(gè)通道,如此往�(fù)。由于同一�(gè) ADC 可以采集多�(gè)通道而不是一�(gè)通道,每�(gè)通道的有效采樣速率和所采樣的通道�(shù)呈反�。例�� 1MS/s � PCI-MIO-16E-1 采樣通道� 10 �(gè),那么每�(gè)通道的有效采集速率大約為:

  由于模擬信號(hào)的模� SCXI 模塊采用多路�(fù)用技�(shù),一�(gè)�(shù)�(jù)采集�(shè)備可以測(cè)量多�(dá) 3,072 �(gè)信號(hào)。使� AMUX-64T 模擬多路�(fù)用器,您可以使用一�(gè)�(shè)備來�(cè)� 256 �(gè)信號(hào)。所有內(nèi)置有多路�(fù)用器的數(shù)�(jù)采集�(shè)備也具備這一特��

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