信号采集和采集卡信采集和采集卡.doc

3.1.2信号采集和数据采集卡 3.1.2.1信号采集 从传感器得到的信号大多要经过调理才能进入数据采集设备，信号调理功能包括放大、隔离、滤波、激励、线性化等。由于具体电路不同，因此，除了这些通用功能，还要根据具体所测电路的特性和要求来设计特殊的信号调理功能。下面仅是信号调理的通用功能。 1.滤波：是指从所测量的信号中除去不需要的成分。大多数信号调理模块有低通滤波器，用来滤除噪声。并且为了滤除信号中最高频率以上的频率信号，还需要抗混叠滤波器。某些高性能的数据采集卡自身带有抗混叠滤波器。 2.放大：微弱信号都要进行放大以提高分辨率和降低噪声，使调理后信号的电压范围和A/D的电压范围相匹配。信号调理模块应尽可能靠近信号源或传感器，使得信号在受到传输信号的环境噪声影响之前已被放大，信噪比得到改善。 3.隔离：是指使用变压器、光或电容耦合等方法在被测系统和测试系统之间传递信号，避免直接的电连接。使用隔离的原因有两个：一是从安全的角度考虑；二是隔离可使从数据采集卡读出来的数据不受地电位和输入模式的影响。如果数据采集卡的地与信号地之间有电位差，而又不进行隔离，那么就有可能形成接地回路，引起误差。 4.激励：信号调理也能够为某些传感器提供所需的激励信号，比如应变传感器、热敏电阻等需要外界电源或电流激励信号。很多信号调理模块都提供电流源和电压源以便给传感器提供激励。 5.线性化：许多传感器对被测量的响应是非线性的，因而需要对其输出信号进行线性化，以补偿传感器带来的误差。但目前的趋势是，数据采集系统可以利用软件来解决这一问题。 6.数字信号调理：即使传感器直接输出数字信号，有时也有进行调理的必要。其作用是将传感器输出的数字信号进行必要的整形或电平调整。大多数数字信号调理模块还提供其他一些电路模块，使得用户可以通过数据采集卡的数字I/O直接控制电磁阀、电灯、电动机等外部设备。 3.1.2.2数据采集卡（NI PCI-6014）的基本参数及特性 （1）基本参数： ·200kS/s采样率、16位精度的16路模拟输入·2路模拟输出、16位精度（只指PCI-6014）·8条数字I/O线（5VTTL/CMOS）；·2路24位的定时/计数器；·数字触发；·4组不同的模拟输入范围；·NI-DAQ驱动程序简化配置和测量工作（2）操作系统·Windows 2000/NT/XP/Me/9x（3）使用软件·Lab VIEW（4）其它适用软件·VB·C/C++（5）驱动软体 ·NI-DAQ （6）采集卡特性 PCI-6014数据采集卡有100GΩ的输入阻抗，保证干扰电流不会影响流入的信号，从而大大提高数据精确度。这一高输入阻抗性能还简化了许多问题，而这些是在设计外部电路时普遍存在的典型问题。PCI-6013和PCI-6014采集卡能探测到模拟输入信号4μv范围内的变化，从而为用户提供高质量的测量精确度。为了更大程度减少数字化误差，这两款设备加入了许多技术，如防止温度漂移电路，以减少元部件升温而引起的误差。它们为您提供多种连接信号的方法，包括8个模拟输入通道有不同的模式、最大程度的噪声消除以及16路模拟输入通道的非接地单端模式。 PCI-6014卡具有数字触发、2路24位20MHz定时/计数器及8条数字I/O线，该I/O线既能与5V TTL也能与CMOS兼容。PCI-6014具有两路16位模拟输出。(7) 驱动软件 NI-DAQ是一个非常强大的驱动软件，它包括了NI的所有数据采集和信号调理产品。这一简单易用的软件能将您的硬件产品与Lab VIEW、Lab Windows/CVI及Measurement Studio紧密集成，从而能充分利用系统中硬件的所有功能。NI-DAQ的高性能还表现在多设备同步运行、网络化测量及DMA数据管理。NI-DAQ所带的MAX（Measurement Automation Explorer）用设备测试面板、交互式测量方式及经过数值变换的I/O通道大大简化了用户测量硬件的配置安装工作。NI-DAQ还提供许多能运行于Lab VIEW及其它应用程序开发环境的例程，能帮助您声速地上手开发并使用您的应用系统。 DAQ数据采集卡是构成本软件的关键硬件。在测量一个实际的物理信号时，必须用一个传感器或转换器把物理信号转换为电信号，再通过一个信号调理电路对这些电信号进行处理，然后经过AD转换，将模拟信号转换为计算机可以处理的数字信号，由虚拟仪器软件进行计算、分析、显示，并存储结果。 数据采集卡的功能一个典型的数据采集卡的功能有模拟输入、模拟输出、数字I/O、计数器/计时器等，这些功能分别由相应的电路来实现。 模拟输入是采集最基本的功能。它一般由多路开关（MUX）、放大器、采样保持电路以及A/D来实现。通过这些部分，