什么是數(shù)據(jù)采集卡？

在工業(yè)自動化的生產(chǎn)線中，傳感器監(jiān)測的溫度波動如何轉(zhuǎn)化為計算機可識別的數(shù)字信號？氣象衛(wèi)星采集的氣壓數(shù)據(jù)又如何精準傳輸至地面分析系統(tǒng)？這些現(xiàn)實世界與數(shù)字世界的 “對話”，都離不開一個關(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，連接物理信號與數(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）實時轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)，讓計算機得以 “感知” 溫度、壓力等物理量的精準變化，進而實現(xiàn)監(jiān)測、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

是指在單位時間內(nèi)對信號采樣的次數(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，在實際不是理想狀態(tài)測試中，建議采樣速率為信號頻率的10倍以上。

分辨率

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

采樣范圍

是指能夠處理的模擬信號的電壓范圍，通常以V表示

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

3、模擬量輸出

可為標準信號發(fā)生器（生成如正弦波、方波、三角波、直流等）充當標準源。除此之外還可為傳感器等輸出連續(xù)的電壓做激勵源。

4、數(shù)字輸入

檢測外部TTL信號的高低電平狀態(tài)，將外部設(shè)備的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字邏輯狀態(tài)（0或1），并通過軟件小燈的亮滅實現(xiàn)監(jiān)測。

5、數(shù)字輸出

通過接收和轉(zhuǎn)換數(shù)字信號，實現(xiàn)對各種外部設(shè)備的控制，是工業(yè)自動化系統(tǒng)中的重要組成部分，根據(jù)不同的應用可以選擇晶體管輸出或繼電器輸出

6、計數(shù)器

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

頻率/周期測量：用戶可通過計數(shù)器實現(xiàn)對特定信號頻率的測量。

半周期測量：半周期測量是測量連續(xù)高低時間交替邊沿之間的時間間隔。

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

脈寬測量：脈寬測量是對從上升沿到下降沿，或下降沿到上升沿的時間間隔進行測量。

兩邊沿間隔測量：兩邊沿間隔測量是測量一個數(shù)字信號的上升沿或下降沿與另一個數(shù)字信號的上升沿或下降沿之間的時間。

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。通過過雙脈沖、單脈沖編碼器可實現(xiàn)對線性位置及角度位置的測量。

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)采集卡的應用領(lǐng)域

工業(yè)自動化：監(jiān)測設(shè)備溫度、壓力等參數(shù)

科學研究：記錄氣象研究、生物實驗等實驗數(shù)據(jù)

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

醫(yī)療設(shè)備：采集生理信號心電圖、腦電圖等

審核編輯 黃宇