數(shù)據(jù)采集卡

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數(shù)據(jù)采集是指對設(shè)備被測的模擬或數(shù)字信號，自動采集并送到上位機中進行分析、處理。多片A/D并行可以降低對單個A/D芯片的性能要求，但系統(tǒng)會由于各路之間時鐘延長時間不等和各路之間增益不等，產(chǎn)生偏移誤差。數(shù)據(jù)采集卡，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的計算機擴展卡，可以通過USB、PXI、PCI、PCI Express、火線（1394）、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)等總線接入計算機。

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數(shù)據(jù)采集卡主要技術(shù)參數(shù)

數(shù)據(jù)采集卡主要技術(shù)參數(shù)有如下幾個指標：（1）通道數(shù)：即板卡可以采集幾路信號，分為單端和雙端（差分）。常用的有單端32路/差分16路、單端16路/差分8路。（2）采樣頻率：單位時間采集的數(shù)據(jù)點數(shù)，與AD芯片的轉(zhuǎn)換一個點所需時間有關(guān)，例如：AD轉(zhuǎn)換一個點需要T=10us，則其采樣頻率f=1/T為100K（即100kHz），即每秒鐘AD芯片可以轉(zhuǎn)換100K的數(shù)據(jù)點數(shù)。常有100K、250K、500K、800K、lM、40M等。（3）緩存：主要用來存儲AD芯片轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。VPX采集存儲系統(tǒng)的主要架構(gòu)一般為：VPX高速采集板，VPXFPGASATA控制板，VPX磁盤板（一般選用SSD固態(tài)硬盤）及VPX機箱平臺等。帶緩存板卡可以設(shè)置采樣頻率，否則不可改變。緩存有RAM和FIFO兩種。FIFO主要用作數(shù)據(jù)緩沖，存儲量不大，速度快；RAM一般用于高速采集卡，存儲量大，速度較慢。（4）分辨率：采樣數(shù)據(jù)較低位所代表的模擬量的值，常有12位、14位、16位等。如12位分辨率，當電壓量程為5000mV，單位增量為（5000mV）/4096=1.22mV（注：2的12次方為4096）。（5）精度：測量值和真實值之間的誤差，即測量準確度。一般用滿量程FSR（Full Scale Range）的百分比表示，常見的如0.05%FSR、0.1%FSR等。如滿量程范圍為0~10V，其精度為0.1%FSR，則誤差在10mV以內(nèi)。（6）量程：輸入信號的幅度，常用有±5V、±10V0～5V、0~10V。（7）增益：輸入信號的放大倍數(shù)，分為程控增益和硬件增益。通過數(shù)據(jù)采集卡的電壓放大芯片將AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行固定倍數(shù)的放大，有兩種型號PGA202（1、10、100、1000）和PGA203（1、2、4、8）的增益芯片。（8）觸發(fā)：可分為內(nèi)觸發(fā)和外觸發(fā)兩種，特定啟動AD轉(zhuǎn)換方式。

數(shù)據(jù)采集模塊跟數(shù)據(jù)采集卡有什么區(qū)別？

在產(chǎn)品概述方面。

（1）起源。它們提供了高帶寬，長采集內(nèi)存以及特殊的采集模式以較大程度地利用內(nèi)存，這些緊湊型儀器提供了高速測量和精度較高的分析。為了滿足IBM-PC機及其兼容機用于數(shù)據(jù)采集與控制的需要，國內(nèi)外許多廠商生產(chǎn)了各種各樣的數(shù)據(jù)采集板卡（或I/O板卡）。這類板卡均參照IBM-PC機的總線技術(shù)標準設(shè)計和生產(chǎn)，用戶只要把這類板卡插入IBM-PC機主板上相應(yīng)的I/O擴展槽中，就可以迅速方便地構(gòu)成一個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，從而大大節(jié)省了硬件的研制時間和投資，又可以充分利用IBM-PC機的軟硬件資源，還可以使用戶集中精力對數(shù)據(jù)采集與處理中的理論和方法進行研究、進行系統(tǒng)設(shè)計以及程序的編制等。

（2）分類。

基于PC總線的板卡種類很多，其分類方法也有很多種。您可以定義一個小或大的脈沖寬度，為具有要達到的信號來觸發(fā)采集。按照板卡處理信號的不同可以分為模擬量輸入板卡(A/D卡)、模擬量輸出板卡(D/A卡)、開關(guān)量輸入板卡、開關(guān)量輸出板卡、脈沖量輸入板卡、多功能板卡等。其中多功能板卡可以集成多個功能，如數(shù)字量輸入/輸出板卡將模擬量輸入和數(shù)字量輸入/輸出集成在同一張卡上。根據(jù)總線的不同，可分為PXI/CPCI板卡和PCI板卡。

還有其它一些專用I/O板卡，如智能接口卡、虛擬存儲板（電子盤）、信號調(diào)理板、專用（接線）端子板等，這些種類齊全、性能良好的I/O板卡與IPC配合使用，使系統(tǒng)的構(gòu)成十分容易。

（3）主要類型。

在工業(yè)現(xiàn)場，我們會安裝很多的各種類型的傳感器，如壓力的、溫度的、流量的、聲音的、電參數(shù)的等等，受現(xiàn)場環(huán)境的限制傳感器信號如壓力傳感器輸出的電壓或者電流信號不能遠傳或者因為傳感器太多布線復雜，我們就會選用分布式或者遠程的采集卡（模塊）在現(xiàn)場把信號較高的精度地轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過各種遠傳通信技術(shù)（如485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)）把數(shù)據(jù)傳到計算機或者其他控制器中進行處理。5、阻抗匹配信號源內(nèi)阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同，或傳輸線的特性阻抗與所接負載阻抗的大小相等且相位相同叫做阻抗匹配。這種也算作數(shù)據(jù)采集卡的一種，只是它對環(huán)境的適應(yīng)能力更強，可以應(yīng)對各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。