高速數(shù)據(jù)采集板卡發(fā)展?fàn)顩r

隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,超高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。數(shù)字存儲(chǔ)示波器是典型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。隨著其采樣率的不斷提高,它已成為高速或超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。制造高速或超高速采樣率的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的公司主要有Agilent，Tektronix，Nicolet和Lecroy等,數(shù)字存儲(chǔ)示波器的較高采樣率也已達(dá)到10GS/s。另外，邏輯分析儀、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等也屬于超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)范疇。 基于標(biāo)準(zhǔn)總線并帶有高速DSP的高速數(shù)據(jù)采集板卡產(chǎn)品非常多,技術(shù)先進(jìn)、市場(chǎng)主流的廠商主要有Spectrum Signal Processing，SPEC，Signatec，Acquisit ionlogic，Bluewave等公司。因?yàn)椴煌臄?shù)據(jù)采集卡用的地方不同，首先你要確定你的用途，知道用處了才能更好的選型。

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同步數(shù)據(jù)采集卡的電能質(zhì)量分析方案

電能質(zhì)量是指通過(guò)公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的質(zhì)量。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、標(biāo)準(zhǔn)正弦波和額定電壓對(duì)用戶供電。同時(shí)，在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓和電流的幅值大小應(yīng)相等、相位對(duì)稱且相差120度。但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等設(shè)備非線性或不對(duì)稱、負(fù)荷性質(zhì)多變，加之調(diào)控手段不完善及運(yùn)行操作、外來(lái)干擾和各種故障等原因，這種理想狀態(tài)并不存在。因此，產(chǎn)生了電網(wǎng)運(yùn)行電力設(shè)備和供用電環(huán)節(jié)中的各種問(wèn)題，也就產(chǎn)生了電能質(zhì)量的概念。如果采樣率滿足或超過(guò)采樣定理的規(guī)則，則可以重建信號(hào)而不丟失任何信息。

根據(jù)現(xiàn)象可以定義為：導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內(nèi)容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、三相不平衡、暫時(shí)或瞬態(tài)過(guò)電壓、波形畸變（諧波）、電壓暫降、中斷、暫升以及供電連續(xù)性等。

對(duì)于電能質(zhì)量分析，同步采集是一個(gè)首要條件，如果采用異步采集，通道間的采集時(shí)間差，會(huì)帶來(lái)相位、功率等方面的誤差。以三相四線的電能質(zhì)量分析分例，需要分別采集三相的電壓和三相的電流，以及零線電流。那么，就需要7個(gè)通道完成數(shù)據(jù)采集工作。

數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)傳輸方式

數(shù)據(jù)傳輸方式是指數(shù)據(jù)采集卡將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)的方式。數(shù)據(jù)采集卡的制造廠商附件中都會(huì)提供相應(yīng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件（DLL）和相應(yīng)的函數(shù)及應(yīng)用方法，并給出常用語(yǔ)言的例程。一般數(shù)據(jù)采集卡有三種方式傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。

（1）軟件讀取   計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件對(duì)每一次AD采樣發(fā)出命令，等待采樣結(jié)束，然后讀取采樣結(jié)果。這種方式數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，占用計(jì)算機(jī)資源較多，在計(jì)算機(jī)全速運(yùn)行的模式下一般可達(dá)30Kbit/s。但這種方式編程簡(jiǎn)單，對(duì)于采樣速度要求不高（<10000K/s）和計(jì)算機(jī)負(fù)荷不重的情況下通常采用這種方式。在高速電路的毛刺捕獲、電力設(shè)備高電壓試驗(yàn)以及電力設(shè)備的遙感遙測(cè)等場(chǎng)合均需要高速或超高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)。

（2）中斷方式   計(jì)算機(jī)采用中斷方式接收數(shù)據(jù)采集卡的采集結(jié)果。這種方式計(jì)算機(jī)的資源較少，是一種搞笑的數(shù)據(jù)傳輸方式，適合高速連續(xù)的數(shù)據(jù)采集和處理。不是所有的數(shù)據(jù)采集卡都具有中斷傳輸?shù)墓δ埽@一點(diǎn)在主句采集卡選型的時(shí)候一定要注意，有些數(shù)據(jù)采集卡標(biāo)稱具有中斷傳輸功能，但并不可靠，甚至無(wú)法使用。一般要具有中斷傳輸功能并可靠的工作，數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì)有FIFO是必要的，沒(méi)有FIFO的數(shù)據(jù)采集卡很難保證中斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。因?yàn)楦咚贁?shù)據(jù)采集卡的采樣頻率接近一些儀器的工作頻率，所以也歸類(lèi)為儀器的范疇，叫數(shù)字化儀（Digitizer）。

（3）DMA方式   采集卡與計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存器的直接數(shù)據(jù)存取，這種方式在實(shí)際應(yīng)用中不多。

數(shù)據(jù)傳輸方式很大程度上決定了數(shù)據(jù)采集的速度，標(biāo)稱的速度是數(shù)據(jù)采集卡能夠達(dá)到的較大采樣速度，如果不使用恰當(dāng)?shù)膫鬏敺绞?，通常是達(dá)不到標(biāo)稱采樣速度的。

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。為了滿足IBM-PC機(jī)及其兼容機(jī)用于數(shù)據(jù)采集與控制的需要，國(guó)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(lèi)板卡均參照IBM-PC機(jī)的總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，用戶只要把這類(lèi)板卡插入IBM-PC機(jī)主板上相應(yīng)的I/O擴(kuò)展槽中，就可以迅速方便地構(gòu)成一個(gè)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(shí)間和投資，又可以充分利用IBM-PC機(jī)的軟硬件資源，還可以使用戶集中精力對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理中的理論和方法進(jìn)行研究、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及程序的編制等。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(shí)際需要的精度來(lái)選擇合適的A/D。

（2）分類(lèi)。

基于PC總線的板卡種類(lèi)很多，其分類(lèi)方法也有很多種。按照板卡處理信號(hào)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(kāi)關(guān)量輸入板卡、開(kāi)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(gè)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。通過(guò)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(jìn)行固定倍數(shù)的放大，有兩種型號(hào)PGA202（1、10、100、1000）和PGA203（1、2、4、8）的增益芯片。

還有其它一些專(zhuān)用I/O板卡，如智能接口卡、虛擬存儲(chǔ)板（電子盤(pán)）、信號(hào)調(diào)理板、專(zhuān)用（接線）端子板等，這些種類(lèi)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(lèi)型。

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，我們會(huì)安裝很多的各種類(lèi)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(chǎng)環(huán)境的限制傳感器信號(hào)如壓力傳感器輸出的電壓或者電流信號(hào)不能遠(yuǎn)傳或者因?yàn)閭鞲衅魈嗖季€復(fù)雜，我們就會(huì)選用分布式或者遠(yuǎn)程的采集卡（模塊）在現(xiàn)場(chǎng)把信號(hào)較高的精度地轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過(guò)各種遠(yuǎn)傳通信技術(shù)（如485、232、以太網(wǎng)、各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）把數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)或者其他控制器中進(jìn)行處理。這種也算作數(shù)據(jù)采集卡的一種，只是它對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)，可以應(yīng)對(duì)各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。自采樣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)出現(xiàn)以來(lái)，由于輸入信號(hào)采樣不足而引起的混疊問(wèn)題就一直存在。