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資料採集知識點總結

一、採集卡的選擇

1、通道數

        通道數選擇根據需求來選擇,看實際應用過程中需要多少AI/AO或者DI/DO的個數來定。通道數對於採用單端和差分兩種輸入方式的裝置,模擬輸入通道數可以分為單端輸入通道數和差分輸入通道數。

        在單端輸入中,輸入訊號均以共同的地線為基準。這種輸入方法主要應用於輸入訊號電壓較高(高於1 V),訊號源到模擬輸入硬體的導線較短(低於15 ft),且所有的輸入訊號共用一個基準地線。如果訊號達不到這些標準,此時應該用差分輸入。對於差分輸入,每一個輸入訊號都有自有的基準地線;由於共模噪聲可以被導線所消除,從而減小了噪聲誤差。 

2、取樣率

      取樣率這一引數決定了每秒種進行模數轉換的次數。一個高取樣速率可以在給定時間下采集更多資料,因此能更好地反映原始訊號。如NI USB4431採集卡每個通道的取樣率為102.4kS/s,通俗點講就是每秒可以採集102.4k個樣本點

3、採集卡解析度

       解析度是指進行模數轉換的位數,位數越多,解析度就越高,可區分的最小電壓就越小,數字化訊號才能有足夠的電壓分辨能力,才能比較好的恢復原始訊號。

       如:採集卡的解析度為16位,可以將模擬輸入電壓量化為2^16(65536)份,

4、編碼寬度

           編碼寬度是指資料採集裝置上可用的量程、解析度和增益共同決定的最小可探測的電壓變化,通俗點講就是電壓的最小解析度,此電壓變化代表了數字值上的最低有效位1(LSB),也常被稱為編碼寬度。理想的編碼寬度為電壓範圍除以增益和2的解析度次冪的乘積。如一採集卡16位解析度,電壓範圍-0~10V,增益為100時,其理想編碼寬度為1.5uv,也就是說能夠識別最小1.5uv電壓變化,計算公式如下:

                                                           資料採集卡知識-(1)

          我們在選擇採集卡時,常常會看到資料採集裝置具有16位解析度的ADC和100 kS/s取樣率這樣基本指標,但是有可能無法在16個通道上進行全速取樣,或者得不到滿16位的精度。目前市場上某些帶有16位ADC的產品所得到的有效資料要低於12位,所以在確定產品是否能滿足需求的情況下,請仔細審查那些超出產品解析度的技術指標。

二、模擬訊號測量模式

         模擬訊號的測量模式跟通道的設定有很大的關聯,有以下三種模式:

     1)差分(differential):理想差分測量僅能測出正負輸入埠之間的電位差,完全測不會測量到共模電壓;

     2)RSE:參考地單端(referenced single-ended);

     3)NRSE:無參考地單端;

      一般在選型時根據需要來選擇,測量浮動訊號時,可用DIFF、RSE、NRSE;測量接地訊號最好採用DIFF或NRSE,若採用RSE則會引入接地迴路電壓,可能會造成資料錯誤。總之不論測量接地訊號還是浮動訊號,差分測量均是最好的選擇。

三、觸發方式

           觸發方式可以分為軟體觸發和硬體觸發。硬體觸發一般均以外部觸發為主。許多資料採集的應用過程需要基於一個外部事件來啟動或停止一個數據採集的工作。比如光電開關、接近開關、霍爾開關等感測器,檢測零件是否到達預期位置。軟體觸發主要利用相關演算法計算檢測被測物件相關的閾值進行判斷是否觸發。這種方法複雜且不可靠,比硬體觸發耗時。

          就觸發訊號型別可以數字訊號觸發與模擬訊號觸發。數字觸發使用外部數字脈衝來同步採集與電壓生成。模擬觸發主要用於模擬輸入操作,當一個輸入訊號達到指定模擬電壓值時,根據相應變化方向來啟動或者停止資料採集操作。