数据采集与处理技术.ppt

高速数据采集系统的发展趋势(1)新型快速、高分辨率的数据转换部件不断涌现，大大提高了数据采集系统的性能。(2)高性能单片机的问世和各种数字信号处理器的涌现，进一步推动了数据采集系统的广泛应用。(3)智能化传感器(Smartsnor)的发展，必将对今后数据采集系统的发展产生深远的影响。(4)与微型机配套的数据采集部件的大量问世，大大方便了数据采集系统在各个领域里应用并有利于促进数据采集系统技术的进一步发展。(5)分布式数据采集是数据采集系统发展的一个重要趋势。第30页,共32页，星期六，2024年，5月高速数据采集的应用高速数据采集系统具有极高的采样率，尤其适合用于瞬间测量量产生变化的场合。例如：在电力传输或者爆炸，冲击波，火箭发射过程中。电力测试的应用包括：第31页,共32页，星期六，2024年，5月高压脉冲测试大多数的电网都通过塔架上的电缆来传送电能.其暴露在野外，经常遭受雷击，进而可能损坏变电站的设备.元器件的损坏将导致部分电力分配能力的损失，并耗费高昂的修理费用.变压器，电涌放电器，绝缘体和开关设备的测试对于质量校准过程和保证元件的承受力是非常重要的.电力开关设备测试开关设备测试是一个巨大的挑战,要求特殊的硬件和软件才能产生精确可靠的测试结果.硬件的挑战包括绝缘，放大器漂移，噪声和抗电磁干扰和需要电池操作等。软件挑战包括数据完整，重复性和可靠性等。例如核电备用柴油机的测试。第32页,共32页，星期六，2024年，5月**数据采集与处理技术数据采集系统概述信号调理传感器/信号数据采集硬件I/O数据采集软件总线第2页,共32页，星期六，2024年，5月典型的数据采集系统硬件架构数据采集硬件可以将PC变为一个自动化系统第3页,共32页，星期六，2024年，5月部分常用的数据采集设备类型实验室、工业环境使用基于PCI/PXI接口往往需要外接端子和线缆便携式/远距离USB，Ethernet接口教学实验与学生练习如ELVIS、myDAQ除了数据采集硬件电路之外还集成了其他一些功能，如数字万用表、可编程电源等第4页,共32页，星期六，2024年，5月举例:基于PXI平台的数据采集PXI控制器及机箱(可大致理解为PC)接线端（前面凸出部分）信号调理与数据采集（接线端后面）第5页,共32页，星期六，2024年，5月举例:用于教学实验的NIELVIS一种集成了12种仪器的教学实验设备安装NI-ELVIS驱动后可通过ELVIS软面板实现这些功能同时也可看做是一种基于USB总线的多功能数据采集设备用于学习虚拟仪器（尤其是数据采集）的相关编程技术USB总线（注意:不是前面所说的传输电缆）接线端+传输线缆+数据采集设备PC第6页,共32页，星期六，2024年，5月数据采集系统基本组成数据采集系统包括硬件和软件两大部分，硬件部分又可分为模拟部分和数字部分。图1.1数据采集系统硬件基本组成第7页,共32页，星期六，2024年，5月3.5.1数据采集系统结构形式的确定常见的数据采集形式有以下几种：单通道数据采集系统多通道并行数据采集系统多通道同步型数据采样系统多通道共享采样/保持器与A/D转换器第8页,共32页，星期六，2024年，5月多通道数据采集系统的几种结构形式每个通道都有各自独自的采样保持器与A/D转换器，这种结构形式可以对各通道输入信号进行同步、高速数据采集。多通道A/D转换第9页,共32页，星期六，2024年，5月各通道有各自独立的采样保持器，但公用一个A/D转换器。通过多路开关分，对各路信号分时进行A/D转换。能够实现多路信号的同步采集，但采集速度稍慢。单通道共享A/D转换器多通道数据采集系统的几种结构形式第10页,共32页，星期六，2024年，5月各通道公用一个采样保持器和A/D转换器。工作时，通过多路开关将各路信号分时切换，输入到公用的采样保持器中，实现多路信号的分时采集，而非同步采集。并且采集速度最慢。优点是节省硬件成本，适于对采集速度要求不高的应用场合。多通道共享采样保持器与A/D转换器第11页,共32页，星期六，2024年，5月3.5.2系统参数设计和器件选择数据采集系统的主要技术指标：被采集信号的特点系统响应时间系统分辨率系统的精度第12页,共32页，星期六，2024年，5月数据采集系统的主要技术指标1.系统分辨率：数据采集系统可以分辨的输入信号的最小变化量。通常用最低有效位值（LSB）占系统满刻度信号的百分比表示，或用系统可分辨的实际电压数值来表示。有时也用信号满刻度值可以划分的级数来表