数据采集DAQ工作原理.docx

数据采集工作原理数据采集(DAQ),是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采 非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理数据采集系统是结合基于 计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测 量系统数据采集的目的是为了测量电压、电流、温度、压力或声音等物理现象 基于PC的数据采集，通过模块化硬件、应用软件和计算机的结合，进行测量 尽管数据采集系统根据不同的应用需求有不同的定义，但各个系统采集、分析和 显示信息的目的却都相同数据采集系统整合了信号、传感器、激励器、信号调 理、数据采集设备和应用软件在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的它是计算 机与外部物理世界连接的桥梁各种类型信号采集的难易程度差别很大实际采 集时，噪声也可能带来一些麻烦数据采集时，有一些基本原理要注意，还有更 多的实际的问题要解决假设对一个模拟信号x(t)每隔At时间采样一次时间间隔At被称 为采样间隔或者采样周期它的倒数1/At被称为采样频率，单位是采样数/每 秒t=0，At,2At,3At 等等，x(t )的数值就被称为采样值所有x(0),x At),x (2At)都是采样值。

根据采样定理，最低采样频率必须是信号频率的两 倍反过来说，如果给定了采样频率，那么能够正确显示信号而不发生畸变的最 大频率叫做奈奎斯特频率，它是采样频率的一半如果信号中包含频率高于奈奎 斯特频率的成分，信号将在直流和奈奎斯特频率之间畸变采样率过低的结果是还原的信号的频率看上去与原始信号不同这种信 号畸变叫做混叠(alias)出现的混频偏差(aliasfrequency)是输入信号的 频率和最靠近的采样率整数倍的差的绝对值采样的结果将会是低于奈奎斯特频率(fs/2=50Hz)的信号可以被正确采 样而频率高于50HZ的信号成分采样时会发生畸变分别产生了 30、40和10Hz 的畸变频率F2、F3和F4计算混频偏差的公式是：混频偏差二ABS(采样频率的最近整数倍一输入频率)其中ABS表示“绝对值”，为了避免这种情况的发生，通常在信号被采集（A/D）之前，经过一个 低通滤波器，将信号中高于奈奎斯特频率的信号成分滤去这个滤波器称为抗混 叠滤波器采样频率应当怎样设置也许可能会首先考虑用采集卡支持的最大频 率但是，较长时间使用很高的采样率可能会导致没有足够的内存或者硬盘存储 数据太慢理论上设置采样频率为被采集信号最高频率成分的2倍就够了，实际 上工程中选用5〜10倍，有时为了较好地还原波形，甚至更高一些。

通常，信号采集后都要去做适当的信号处理，例如FFT等这里对样本 数又有一个要求，一般不能只提供一个信号周期的数据样本，希望有5〜10个周 期，甚至更多的样本并且希望所提供的样本总数是整周期个数的这里又发生 一个困难，并不知道，或不确切知道被采信号的频率，因此不但采样率不一定是 信号频率的整倍数，也不能保证提供整周期数的样本所有的仅仅是一个时间序 列的离散的函数x（n）和采样频率这是测量与分析的唯一依据数据采集卡， 数据采集模块，数据采集仪表等，都是数据采集工具数据采集系统的应用和结构如图1所示，主要包括3部分：1） 各种传感器2） 数据采集器DAQ （数据采集器的关键部件是：信号调理,DAC，高速 缓存）3）运行在电脑上的软件图1 数据采集系统的结构和应用。