数据采集(DAQ)基础知识分享.pdf

数据采集（DAQ）是科学研究、测试、测量及工业自动化领域中的关键环节，它涉及将物理现象转换成可处理的电信号。数据采集系统通常由个人电脑（PC）、传感器、信号调理、数据采集硬件和软件组成。 个人电脑（PC）作为数据采集的核心，其性能和总线类型对数据采集的速度和效率至关重要。现代PC常配备如Pentium或PowerPC级别的处理器，支持PCI、PXI/CompactPCI、USB、IEEE1394（FireWire）、ISA和PCMCIA等总线。其中，PCI和USB接口已成为标准配置，而ISA总线逐渐被淘汰。对于远程数据采集，RS-232和RS-485串口通信速率可能成为数据吞吐量的瓶颈，选择合适的设备和总线需考虑数据传输速率。 传感器是数据采集的第一步，它们将物理量（如温度、压力、流速等）转化为电信号。信号调理则负责调整这些信号，使其适应数据采集硬件的输入范围，如放大、隔离和滤波，以提高测量精度。例如，热电偶、RTD、热敏电阻和IC传感器可用于温度测量，而应力计、流速传感器和压力传感器分别用于测量应力、流速和压力。 数据采集硬件包括模拟输入和输出。模拟输入关注精度、通道数量、采样速率和输入范围等参数。模拟输出则是通过数模转换器（DAC）生成高质量的输出信号，用于提供激励源。触发器在数据采集过程中起到同步作用，数字触发和模拟触发根据外部事件或特定电压阈值启动或停止采集。 RTSI（Real-Time Signal Interface）总线是NI公司设计的一种专用于数据采集的同步机制，允许多块数据采集卡之间同步定时和触发信号，实现高精度的同步采集和输出。 数字I/O（DIO）接口用于控制过程、生成测试波形或与外围设备通信。其重要参数包括数字线的数量、数据传输速率和通路驱动能力。定时I/O，如计数器/计时器，用于计数数字事件、测量脉冲时间和产生波形。 软件是连接硬件和实际应用的关键，驱动软件使得PC能够控制和理解来自数据采集硬件的数据，进一步进行分析和显示。完整的DAQ系统不仅需要强大的硬件，还需要高效且用户友好的软件支持。 数据采集涉及到多种技术层面，包括硬件选择、信号处理、同步机制和软件应用，所有这些组件共同协作以实现准确、高效的数据收集和处理。在实施DAQ项目时，必须综合考虑这些因素，以确保系统满足特定应用的需求。