第1章 数据采集及处理技术概论.ppt

DAQ性能、技术指标 一、数据采集及处理技术概论 模拟输出AO（Analog Output） 通道数 1 DAC分辨率 模数转换位数 8/10/12/14/16/18/20/24 bit 积分非线性INL 差分非线性（DNL） 10bit 最大更新速率 1.25MSPS 输出范围 ±10V, ±5V 输出驱动电流 ±5mA 输出阻抗 0.2 Ω 建立时间 规定误差带 2μs （15ppm（1LSB）） 毛刺能量 幅度：10mV；持续时间： 1μs （中点瞬态， ±10V量程） 输出波形模式 非周期，周期（内部FIFO/主机buffer） DAQ性能、技术指标 一、数据采集及处理技术概论 数字输入输出DIO（Digital Input and Output） 通道数 16 方向 可编程输入，输出 通用计数器/定时器（Digital Input and Output） 数目 2 分辨率 32bit 计数器测量 沿计数，脉冲，半周期，周期，双沿 基频 内部：80/20/0.1MHz；外部：0.1-10MHz 基频准确度 50ppm * * * * * * * 数据采集与处理技术 2016年2月 蒋方亮 Tel：Email：Fliang2011@ 一、 数据采集及处理技术概论 信息科学的重要分支，研究信息数据的采集、存储、处理及控制等过程。 覆盖科学研究、工程技术各个领域，尤其是工业自动控制及信号处理。 将自然界的温度、压力、流量、位移以及角度等物理量转换为电数字信号，收集到计算机/处理器中，处理、存储、显示及传输的过程。即 “数据采集与处理过程”。相应的系统即为数据采集系统（Data Acquisition System，简称DAS）。 一、数据采集及处理技术概论 门捷列夫：“科学是从测量开始的”； 钱学森：“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术是关键和基础”; 王大珩：“能不能创造高水平的科学仪器和设备体现了一个民族、一个国家的创新能力。发展科学仪器设备应当视为国家战略”； 英国著名科学家 H. Pavy曾指出：“Nothing begets good science like development of a good instrument”（发展一种好的仪器对于一门科学的贡献超过了任何其他事情）。 时间 技术背景 典型技术特点产品及应用 20世纪50-60年代 微电子技术 分立元件、小规模IC、专用计算机 美国军用自动化测试系统； 商用DAQ产品进入市场。 20世纪60-70年代 微型计算机 中规模IC，通用计算机 智能仪表；实验室DAS（并行总线结构）；工业现场DAS（串行总线）；ISA总线产品。 20世纪80年代 工业计算机、单片机 大规模IC、ASIC、FPGA。体积减小，功能成倍增长，数据处理能力加强） 自动测试系统（智能仪表、DAQ通用接口总线、微机）；通用工业DAS；商用DAS。PCI总线产品 20世纪90年代 计算机总线技术、通信技术、信息技术 超大规模IC、高速高分辨率。 高速DAQ；无线DAQ；VXI/PXI/LXI总线DAQ自动测试系统；Ethernet/USB/WiFi/ZigBee；嵌入式；分布式DAS 一、数据采集及处理技术概论 一、数据采集及处理技术概论 数据采集系统（DAS）基本功能 模拟信号、开关信号采样； 信号时域关系采样； 模拟、开关信号输出； 信号时域关系输出； 模拟信号调理、数字信号处理； 数据统计分析计算（平均、累加、变化率、差值、最大值、最小值、直方图分析、概率密度分析等）； 数据频域分析计算（谱分析、谐波分析、谱密度等）； 数据时域分析计算（失真、有效分辨率、线性等）； 对采集到的电信号做物理量解释； 消除数据中的干扰信号； 分析计算数据的内在特征； 数据存储、数据输出（显示、打印、远程传输）； 人机交互（本地控制、远程控制）。 一、数据采集及处理技术概论 DAS基本结构：硬件 + 软件； 一、数据采集及处理技术概论 典型功能结构： 传感器 传感器 传感器 传感器 传感器 采样/保持器 ADC 程控放大器 多路器 时序控制逻辑 微型计算机 数字接口/控制逻辑 显示器 打印机 绘图仪 传输网络 存储器 一、数据采集及处理技术概论 DAS组成： 传感器（检测物理量并产生相应的电量）：热偶，RTD，应变片，流量计，压力计。 信号调理：放大，隔离，滤波，电压激励，电流激励。 DAQ（模数、数模转换，DIO）：通道数，分辨率，多路复用，采样率，编码宽度，触发定时。 计算机： OS；PCI/PXI/CPCI/RS-232/RS-485/PCMCIA/USB。 DAS软件（数据采集、分析和显示）： (1)