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數(shù)據(jù)采集的基本理論
魯科數(shù)據(jù)專業(yè)生產(chǎn)、銷售高速數(shù)據(jù)采集板卡,我們?yōu)槟治鲈摦a(chǎn)品的以下信息。
采樣過程為了對模擬信號用數(shù)字方法處理,應(yīng)先將模擬信號數(shù)字化,即進行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。模/數(shù)轉(zhuǎn)換過程,包括三個內(nèi)容:一是采樣,二是量化,三是編碼。一個模擬信號首先經(jīng)過預(yù)采樣濾波器,對信號進行調(diào)理,然后由采樣器在每個采樣時刻讀出一個數(shù)據(jù);再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)量化為二進制數(shù)碼,數(shù)據(jù)之后保存到存儲器用于數(shù)字信號處理。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心,它的性能直接限制系統(tǒng)的性能。要使設(shè)計的系統(tǒng)能滿足工作條件,首先要選對模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。因此,有必要去了解模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的發(fā)展?fàn)顩r。采樣方式常見的采樣方式可分為“實時采樣”和“等效時間采樣”兩大類?!皩崟r采樣”是在信號存在期間對其采樣。按照采樣定理,采樣速率必須高于信號中較高頻率分量的 2 倍;對于周期性正弦信號,一個周期內(nèi)應(yīng)該至少有兩個采樣點?;跇?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、市場主流的廠商主要有SpectrumSignalProcessing,SPEC,Signatec,Acquisitionlogic,Bluewave等公司?!皩崟r采樣”除了通常使用的定時采樣外,還常常使用“等點采樣”,即“變步長采樣”。這種采樣方法不論被測信號頻率為多少,一個信號周期內(nèi)均勻采樣的點數(shù)總共為 N 個。
數(shù)據(jù)采集卡簡介
將需要測試的模擬或數(shù)字信號,自動采集并送到上位機中進行分析的過程是數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集卡是基于ISA、PCI、PCI-E、485、232、USB、以太網(wǎng)、以及無線網(wǎng)絡(luò)等總線接入計算機的,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能。
數(shù)據(jù)采集卡廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,其功能主要有模擬量輸入(AD)、模擬量輸出(DA)、數(shù)字I/O、計數(shù)器/測頻器、PWM輸出等。
對于數(shù)據(jù)采集卡來說,模擬量輸入的信號主要是外部傳感器經(jīng)信號處理轉(zhuǎn)變成的電壓或電流。其主要的規(guī)格參數(shù)包括采樣的通道數(shù);輸入模式(差分輸入模式或單端輸入模式);極性(單極性或雙極性);輸入范圍(提供多種選擇范圍);分辨率(8/12/16/24bit);采樣方式(輪詢又稱為通道切換、同步又稱為并行);采樣速率(幾Hz到幾GHz);采集時鐘(輪詢、內(nèi)部、外部);FIFO(緩沖區(qū))的有無及大小。這些誤差必須通過合理的算法進行校正,增加了設(shè)備量和控制的復(fù)雜性。
如何選擇數(shù)據(jù)采集卡
首先,選擇接口方式。
第二步,確定輸入和輸出指標(biāo)。
這些指標(biāo)有輸入和輸出的模擬量精度和速率,輸入和輸出的數(shù)字量電平和要求,輸入和輸出的數(shù)字傳輸協(xié)議方式.
第三步,選擇接口協(xié)議處理器。 如果你的數(shù)據(jù)采集卡不需要處理器就能夠滿足要求,你可以現(xiàn)在動手設(shè)計了.否則,繼續(xù)努力!飛行時間質(zhì)譜儀是通過離子在一定距離真空無場區(qū)內(nèi)按不同質(zhì)荷比以不同時間到達檢測器,從而建立質(zhì)譜圖的質(zhì)譜儀。 接下來考慮的是接口協(xié)議處理器.PCI, USB, PCMCIA, CAN, 網(wǎng)卡都有專門的接口芯片.當(dāng)然你也可以選擇FPGA加上軟件協(xié)議IP核,同樣能實現(xiàn)你的目標(biāo),但是難度很大.
第四步,選擇采集卡處理器。幅度分辨率不足數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)將模擬信號的樣本轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。 對于功能強大的數(shù)據(jù)采集卡,你需要選擇專用的處理器來預(yù)處理采集的數(shù)據(jù).單片機, FPGA, DSP, ARM都是你可以挑選的對象. 單片機由于便宜,易于開發(fā),開發(fā)的資料齊全,工程師眾多,很適合初學(xué)者你的.FPGA設(shè)計方便,具有速度和效率的優(yōu)勢,也是不錯的選擇. DSP是專門為數(shù)據(jù)處理而設(shè)計,速度快,可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的算法,是很好的選擇.ARM的功能過于復(fù)雜,適合于設(shè)計好的人機界面的場合. 有些器件將接口協(xié)議處理器和采集卡處理器集成在一體,這些芯片應(yīng)該有更好的使用價值.
第五步,選擇數(shù)據(jù)采集電路。 很多公司提供采樣芯片:ADI,TI,MAXIUM,NS等等. 第六步,選擇驅(qū)動軟件和數(shù)據(jù)采集處理軟件的編寫語言。