信號采集和采集卡

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1、3.1.2信號采集和數(shù)據(jù)采集卡3.1.2.1信號采集從傳感器得到的信號大多要經(jīng)過調(diào)理才能進入數(shù)據(jù)采集設(shè)備，信號調(diào)理功能包括放大、隔離、濾波、激勵、線性化等。由于具體電路不同，因此，除了這些通用功能，還要根據(jù)具體所測電路的特性和要求來設(shè)計特殊的信號調(diào)理功能。下面僅是信號調(diào)理的通用功能。1.濾波：是指從所測量的信號中除去不需要的成分。大多數(shù)信號調(diào)理模塊有低通濾波器，用來濾除噪聲。并且為了濾除信號中最高頻率以上的頻率信號，還需要抗混疊濾波器。某些高性能的數(shù)據(jù)采集卡自身帶有抗混疊濾波器。2.放大：微弱信號都要進行放大以提高分辨率和降低噪聲，使調(diào)理后信號的電壓范圍和A/D的電壓范

2、圍相匹配。信號調(diào)理模塊應(yīng)盡可能靠近信號源或傳感器，使得信號在受到傳輸信號的環(huán)境噪聲影響之前已被放大，信噪比得到改善。3.隔離：是指使用變壓器、光或電容耦合等方法在被測系統(tǒng)和測試系統(tǒng)之間傳遞信號，避免直接的電連接。使用隔離的原因有兩個：一是從安全的角度考慮；二是隔離可使從數(shù)據(jù)采集卡讀出來的數(shù)據(jù)不受地電位和輸入模式的影響。如果數(shù)據(jù)采集卡的地與信號地之間有電位差，而又不進行隔離，那么就有可能形成接地回路，引起誤差。4.激勵：信號調(diào)理也能夠為某些傳感器提供所需的激勵信號，比如應(yīng)變傳感器、熱敏電阻等需要外界電源或電流激勵信號。很多信號調(diào)理模塊都提供電流源和電壓源以便給傳感器提供激

3、勵。5.線性化：許多傳感器對被測量的響應(yīng)是非線性的，因而需要對其輸出信號進行線性化，以補償傳感器帶來的誤差。但目前的趨勢是，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以利用軟件來解決這一問題。6.數(shù)字信號調(diào)理：即使傳感器直接輸出數(shù)字信號，有時也有進行調(diào)理的必要。其作用是將傳感器輸出的數(shù)字信號進行必要的整形或電平調(diào)整。大多數(shù)數(shù)字信號調(diào)理模塊還提供其他一些電路模塊，使得用戶可以通過數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字I/O直接控制電磁閥、電燈、電動機等外部設(shè)備。3.1.2.2數(shù)據(jù)采集卡（NIPCI-6014）的基本參數(shù)及特性（1）基本參數(shù)：·200kS/s采樣率、16位精度的16路模擬輸入·2路模擬輸出、16位精度（只指

4、PCI-6014）·8條數(shù)字I/O線（5VTTL/CMOS）；·2路24位的定時/計數(shù)器；·數(shù)字觸發(fā)；·4組不同的模擬輸入范圍；·NI-DAQ驅(qū)動程序簡化配置和測量工作（2）操作系統(tǒng)·Windows2000/NT/XP/Me/9x（3）使用軟件·LabVIEW（4）其它適用軟件·VB·C/C++（5）驅(qū)動軟體·NI-DAQ（6）采集卡特性PCI-6014數(shù)據(jù)采集卡有100GΩ的輸入阻抗，保證干擾電流不會影響流入的信號，從而大大提高數(shù)據(jù)精確度。這一高輸入阻抗性能還簡化了許多問題，而這些是在設(shè)計外部電路時普遍存在的典型問題。PCI-6013和PCI-6014采集卡能探測到模

5、擬輸入信號4μv范圍內(nèi)的變化，從而為用戶提供高質(zhì)量的測量精確度。為了更大程度減少數(shù)字化誤差，這兩款設(shè)備加入了許多技術(shù)，如防止溫度漂移電路，以減少元部件升溫而引起的誤差。它們?yōu)槟峁┒喾N連接信號的方法，包括8個模擬輸入通道有不同的模式、最大程度的噪聲消除以及16路模擬輸入通道的非接地單端模式。PCI-6014卡具有數(shù)字觸發(fā)、2路24位20MHz定時/計數(shù)器及8條數(shù)字I/O線，該I/O線既能與5VTTL也能與CMOS兼容。PCI-6014具有兩路16位模擬輸出。(7)驅(qū)動軟件NI-DAQ是一個非常強大的驅(qū)動軟件，它包括了NI的所有數(shù)據(jù)采集和信號調(diào)理產(chǎn)品。這一簡單易用的軟件能

6、將您的硬件產(chǎn)品與LabVIEW、LabWindows/CVI及MeasurementStudio緊密集成，從而能充分利用系統(tǒng)中硬件的所有功能。NI-DAQ的高性能還表現(xiàn)在多設(shè)備同步運行、網(wǎng)絡(luò)化測量及DMA數(shù)據(jù)管理。NI-DAQ所帶的MAX（Measurement&AutomationExplorer）用設(shè)備測試面板、交互式測量方式及經(jīng)過數(shù)值變換的I/O通道大大簡化了用戶測量硬件的配置安裝工作。NI-DAQ還提供許多能運行于LabVIEW及其它應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境的例程，能幫助您聲速地上手開發(fā)并使用您的應(yīng)用系統(tǒng)。DAQ數(shù)據(jù)采集卡是構(gòu)成本軟件的關(guān)鍵硬件。在測量一個實際的物理信號

7、時，必須用一個傳感器或轉(zhuǎn)換器把物理信號轉(zhuǎn)換為電信號，再通過一個信號調(diào)理電路對這些電信號進行處理，然后經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機可以處理的數(shù)字信號，由虛擬儀器軟件進行計算、分析、顯示，并存儲結(jié)果。數(shù)據(jù)采集卡的功能一個典型的數(shù)據(jù)采集卡的功能有模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字I/O、計數(shù)器/計時器等，這些功能分別由相應(yīng)的電路來實現(xiàn)。模擬輸入是采集最基本的功能。它一般由多路開關(guān)（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(zhuǎn)化為數(shù)字信號。A/D的性能和參數(shù)直接影響著模擬輸入的質(zhì)量，要根據(jù)實際需要的精度來選擇合