高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用

高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于鐵路、機(jī)械等諸多行業(yè)。而高速數(shù)據(jù)采集卡是高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部件。4GHz四核處理器，板載圖形處理器，8GBRAM，專門用于系統(tǒng)安裝的256GB固態(tài)硬盤，Windows7操作系統(tǒng)等配置。高速數(shù)據(jù)采集卡的核心技術(shù)指標(biāo)包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速率和記錄容量。一般來說，高速采集卡的任務(wù)是快速采集各種類型傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸入計(jì)算機(jī)處理。

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數(shù)據(jù)采集卡的精度

精度是指數(shù)據(jù)采集卡在滿量程范圍內(nèi)任意一點(diǎn)的輸出值相對(duì)于其理想值之間的偏離程度。4、量程由于數(shù)據(jù)采集卡的輸入量程是一定的，超出量程將會(huì)導(dǎo)致信號(hào)變形。數(shù)據(jù)采集卡的精度受卡上放大倍數(shù)的影響比較大，一般廠商給出的數(shù)據(jù)采集卡的精度指標(biāo)都很高，12位AD采集卡的精度在滿程輸入電壓（FSR）的0.01% 1LSB，但在實(shí)際檢測(cè)過程中，受到很多因素，特別是外部電磁干擾信號(hào)，電源干擾和傳感器噪聲等影響因素的限制，檢測(cè)的精度往往達(dá)不到這樣的水平。

在實(shí)際應(yīng)用中，干擾嚴(yán)重的環(huán)境可能使采樣結(jié)果與廠商標(biāo)稱的精度相差甚遠(yuǎn)，在弱信號(hào)（例如熱電偶信號(hào)）和高阻抗輸出信號(hào)（例如壓電陶瓷傳感器、鋯氧傳感器輸出信號(hào)）的才集中尤其如此，原因是逐次比較型AD采集的是微秒級(jí)時(shí)刻的電信號(hào)，而實(shí)際輸入的信號(hào)是傳感器輸出信號(hào)與干擾信號(hào)的疊加，在這些干擾信號(hào)中，工頻干擾信號(hào)是比較普遍的，防止工頻干擾信號(hào)比較有效的方法是與工頻信號(hào)同步，在工頻周期時(shí)間內(nèi)連續(xù)采集若干個(gè)信號(hào)取平均值，這樣操作會(huì)降低實(shí)際的采樣速度，在不需要高速采集但要求較高的精度采樣的情況下可以得到比較好的效果。為了將lsb轉(zhuǎn)換成電壓，我們?nèi)?shù)字化儀的輸入范圍除以2，提高到數(shù)字化儀的分辨率。

高速數(shù)據(jù)采集卡的比較

高速數(shù)據(jù)采集卡種類繁多，功能相差較大，有高采樣率和高分辨率的，也有高采樣率低分辨率，也有低采樣率高分辨率。除此之外，還有單通道和多通道采樣之分，以及寬帶之間的差異。

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采集卡的抗干擾問題

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高速數(shù)據(jù)采集卡可能引進(jìn)噪音，主要包括來自周圍電子器件的隨機(jī)干擾、與激光器發(fā)射相關(guān)的電磁干擾和本底基線偏移。本底基線指激光雷達(dá)系統(tǒng)的暗背景測(cè)量基線，理想情形它是一條水平直線。）、信號(hào)幅度、信號(hào)帶寬、是否需要FPGA實(shí)時(shí)處理，通道數(shù)……?？墒窃趯?shí)際系統(tǒng)中經(jīng)常觀察到起點(diǎn)偏移，我們稱本底基線偏移。這種偏移很小，但是它不穩(wěn)定，它與真實(shí)的信號(hào)重疊在一起成為測(cè)量誤差。為了能探測(cè)到污染分子的存在，必須很大的提高系統(tǒng)靈敏度，通常要把激光測(cè)量重復(fù)幾千次甚至幾萬次以提高信噪比。同時(shí)必須盡量的減小各種干擾，包括這種基線偏移。

實(shí)驗(yàn)證明，減小外觸發(fā)信號(hào)可以減小本底基線偏移；說明基線偏移的一個(gè)重要來源是外觸發(fā)電壓。其產(chǎn)生的原因可能是板卡設(shè)計(jì)上的缺陷，外觸發(fā)信號(hào)的一部分經(jīng)過分布電容耦合到了信號(hào)輸入端。數(shù)據(jù)采集卡功能一個(gè)典型的數(shù)據(jù)采集卡的功能有模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字I/O、計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器等，這些功能分別由相應(yīng)的電路來實(shí)現(xiàn)?；€偏移的另一個(gè)重要來源是激光高壓放電脈沖干擾，它很不穩(wěn)定，與接線情況，地線好壞，板卡設(shè)計(jì)，溫度濕度等都有關(guān)系。