什么是數(shù)據(jù)采集卡？

在工業(yè)自動(dòng)化的生產(chǎn)線中，傳感器監(jiān)測(cè)的溫度波動(dòng)如何轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)？氣象衛(wèi)星采集的氣壓數(shù)據(jù)又如何精準(zhǔn)傳輸至地面分析系統(tǒng)？這些現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界的 “對(duì)話”，都離不開(kāi)一個(gè)關(guān)鍵硬件 ——數(shù)據(jù)采集卡（DAQ 卡）。

主要功能

模擬輸入：采集模擬量信號(hào)，連接物理信號(hào)與數(shù)字處理的橋梁，能將傳感器輸出的模擬量（如電壓、電流信號(hào)）實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，讓計(jì)算機(jī)得以 “感知” 溫度、壓力等物理量的精準(zhǔn)變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、控制與數(shù)據(jù)分析。

此功能主要由以下步驟組成（放大器-低通濾波器-AD轉(zhuǎn)換器-數(shù)據(jù)緩存）

主要參數(shù)

1、采樣速率

是指在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)采樣的次數(shù)，通常以赫茲為單位。根據(jù)奈奎斯特定理，為防止出現(xiàn)“混疊”現(xiàn)象，在實(shí)際不是理想狀態(tài)測(cè)試中，建議采樣速率為信號(hào)頻率的10倍以上。

分辨率

通常以bit表示，分辨率越高，ADC能夠區(qū)分的信號(hào)變化越小，測(cè)量精度越高。

采樣范圍

是指能夠處理的模擬信號(hào)的電壓范圍，通常以V表示

要注意的是我們常說(shuō)的數(shù)據(jù)采集卡，還包括了模擬輸出、數(shù)字I/O、計(jì)數(shù)器的功能，不單單只有模擬量采集功能~

3、模擬量輸出

可為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器（生成如正弦波、方波、三角波、直流等）充當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)源。除此之外還可為傳感器等輸出連續(xù)的電壓做激勵(lì)源。

4、數(shù)字輸入

檢測(cè)外部TTL信號(hào)的高低電平狀態(tài)，將外部設(shè)備的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字邏輯狀態(tài)（0或1），并通過(guò)軟件小燈的亮滅實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。

5、數(shù)字輸出

通過(guò)接收和轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種外部設(shè)備的控制，是工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的重要組成部分，根據(jù)不同的應(yīng)用可以選擇晶體管輸出或繼電器輸出

6、計(jì)數(shù)器

邊沿計(jì)數(shù)：設(shè)備使用計(jì)數(shù)器得到上升沿和下降眼個(gè)數(shù)。

頻率/周期測(cè)量：用戶可通過(guò)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)特定信號(hào)頻率的測(cè)量。

半周期測(cè)量：半周期測(cè)量是測(cè)量連續(xù)高低時(shí)間交替邊沿之間的時(shí)間間隔。

脈沖測(cè)量：在脈沖測(cè)量中，計(jì)數(shù)器測(cè)量啟動(dòng)任務(wù)后的 GATE輸入信號(hào)上脈沖的高/低時(shí)間。脈沖是根據(jù)它高/低的時(shí)間、高/低的滴答、頻率/占空比來(lái)定義的，這與脈沖寬度的測(cè)量類似，不同之處在于它也測(cè)量了低脈沖時(shí)間(脈寬測(cè)量高有效時(shí))。

脈寬測(cè)量：脈寬測(cè)量是對(duì)從上升沿到下降沿，或下降沿到上升沿的時(shí)間間隔進(jìn)行測(cè)量。

兩邊沿間隔測(cè)量：兩邊沿間隔測(cè)量是測(cè)量一個(gè)數(shù)字信號(hào)的上升沿或下降沿與另一個(gè)數(shù)字信號(hào)的上升沿或下降沿之間的時(shí)間。

編碼器：編碼器可將線性或旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字或脈沖信號(hào)。通過(guò)過(guò)雙脈沖、單脈沖編碼器可實(shí)現(xiàn)對(duì)線性位置及角度位置的測(cè)量。

脈沖輸出：單脈沖生成、有限脈沖序列生成、連續(xù)脈沖序列生成（生成產(chǎn)生具有可編程頻率和占空比的一系列脈沖）

數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)自動(dòng)化：監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度、壓力等參數(shù)

科學(xué)研究：記錄氣象研究、生物實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

環(huán)境監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)水質(zhì)、空氣質(zhì)量、噪音等

醫(yī)療設(shè)備：采集生理信號(hào)心電圖、腦電圖等

審核編輯 黃宇