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數據采集卡的簡要介紹

02/22 11:09
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數據采集卡的功能特點:

一個典型的數據采集卡的功能有模擬輸入、模擬輸出、數字I/O、計數器/計時器等,這些功能分別由相應的電路來實現(xiàn)。

數據采集卡模擬輸入是采集*基本的功能。它一般由多路開關(MUX)、放大器、采樣保持電路以及A/D來實現(xiàn),通過這些部分,一個模擬信號就可以轉化為數字信號。A/D的性能和參數直接影響著模擬輸入的質量,要根據實際需要的精度來選擇合適的A/D。

數據采集卡模擬輸出通常是為采集系統(tǒng)提供激勵。輸出信號數模轉換器(D/A)的建立時間、轉換率、分辨率等因素影響。建立時間和轉換率決定了輸出信號幅值改變的快慢。建立時間短、轉換率高的D/A可以提供一個較高頻率的信號。如果用D/A的輸出信號去驅動一個加熱器,就不需要使用速度很快的D/A,因為加熱器本身就不能很快地跟蹤電壓變化。因此,應該根據實際需要選擇D/A的參數指標。

數字I/O通常用來控制過程、產生測試信號、與外設通信等。它的重要參數包括:數字口路數(line)、接收(發(fā)送)率、驅動能力等。如果輸出去驅動電機、燈、開關型加熱器等用電器,就不必要求較高的數據轉換率。路數要能同控制對象配合,而且需要的電流要小于采集卡所能提供的驅動電流。但加上合適的數字信號調理設備,仍可以用采集卡輸出的低電流的TTL電平信號去監(jiān)控高電壓、大電流的工業(yè)設備。數字I/O常見的應用是在計算機和外設如打印機、數據記錄儀等之間傳送數據。另外一些數字口為了同步通信的需要還有“握手”線。路數、數據轉換速率、“握手”能力都是重要參數,應依據具體的應用場合而選擇有合適參數的數字I/O。

數據采集卡的選型指南:

一般數據采集卡選型,按如下步驟進行,詳細指標請參閱相應產品的樣本或選型指南。

1.明確應用需求

? ? 在選擇數據采集卡之前,需分析應用需求,充分了解各種數據采集產品的特點、支持的開發(fā)平臺種類、運行的操作系統(tǒng)環(huán)境以及開發(fā)難度等,然后根據有關指標進行合理選擇。

2.選擇總線的考慮

? ? 應用較廣的包括PCI、PXI、USB、ISA等多種總線結構,不同的總線具有不同的傳輸速度、電氣特性、結構尺寸、配置過程等,用戶要根據自己所需的特性來選擇。

3.選擇采樣率的考慮

? ? 系統(tǒng)的高采樣率取決于ADC芯片變換模擬信號的速率,通常單位是SPS(采樣點/s)。根據奈奎斯特采樣理論,采樣頻率務必是信號中高有效頻率的兩倍以上,否則會產生混疊信號失真,俗稱“假頻”。對于很多用戶,可能需要仔細觀察分析信號的細節(jié),往往需要更高的采樣速率,通常建議選用高采樣率大于信號高頻率分量的5~10倍的采集卡。

4.選擇分辨率和量程范圍的考慮
? ? 先是分辨率。分辨率越高,輸入信號的細分程度就越高,能夠識別的信號變化量就越小。舉個實例:一個正弦波信號,采用分辨率為8bit,A/D轉換所獲得的數字結果相當于把輸入范圍細分為256份,一些微小細節(jié)變化在A/D轉換過程中就會丟失,這正是由于分辨率不夠高,在還原數據中產生量化噪聲造成的。若采用分辨率為16bit,A/D轉換的細分數值就可以從256增加到65536,由量化信噪比為SNR(dB)=(6.02×bit)+1.76,可知量化位數越多信噪比就越高。

? ?在確定了A/D轉換分辨率的情形下,應按照保證信號量化噪聲較低,信噪比較高的原則,選擇一個合適的量程,再通過信號調理將被采集信號調理在這個合理的量程內。

5.選擇合適的產品型號
? ? 后,還有輸入阻抗、輸出阻抗、通道數、信號線數、隔離等技術問題需要考慮,這些都與傳感器和信號調理密切相關,務必結合起來統(tǒng)一考慮。在上述各指標選定以后,用戶可根據“功能夠用”的原則,選擇符合要求的采集卡,找到合適的采集卡型號。不要盲目購買價格貴、功能強大的設備。一般來說當精度要求不是很高、采樣頻率較低時,PCI和USB總線的數據采集卡都可以滿足要求;若工作環(huán)境比較惡劣,可以采用工控機;當采集精度要求較高,采樣頻率很高,工作環(huán)境比較惡劣時優(yōu)先選用PXI類型的數據采集產品。品。

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北京阿爾泰科技發(fā)展有限公司(www.art-control.com)自主研發(fā)的產品包括PC104/PC104+工業(yè)主板、工控主板、數據采集卡、多種總線數據采集板卡、分布式采集模塊、無線通訊數傳采集模塊、運動控制卡、測控機箱及測控系統(tǒng)、控制器、無風扇工業(yè)電腦、工業(yè)平板電腦等,產品被廣泛應用于環(huán)境、電力、通訊、航天、軍工等領域。

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