数据采集 - DAQ系统指南

MCC提供多种应用和接口的数据采集方案。无论您测量电流、电压、温度、应变力还是数字信号，MCC均提供高质量的硬件设备并有相关的软件和驱动，且可以根据您的需求建立自己的数据采集系统。

什么是数据采集？

数据采集或我们经常所提到的DAQ（Data acquisition），是指把周围世界中的模拟信号量化成数字信号的过程，以便其在计算机上显示、分析与存储。

一个简单的例子就是使用传感器，如热电偶，将室温转化成一个数字量的过程。现代的数据采集设备新增了数据分析与报告软件、网络连接，远程控制以及监测选项。

数据采集设备组成成分

所有数据采集设备都包含三个必要成分：传感器，信号调理和模数转换器（ADC）。

模数转换器

数据采集系统的核心部分就是模数转换器（ADC）。顾名思义，ADC芯片从环境中获取数据，并将其转换成可被处理器读取的离散数值。这些离散数值对应待测信号可被检测到的最小变化量。ADC的“比特位数”越高（12位，16位，18位等），代表模拟信号的离散数值位数就越多，ADC的分辨率也越高。ADC的分辨率在本质上类似于量尺上的刻度。毫米级刻度量尺的分辨率比厘米级刻度量尺要更高。使用哪种刻度的量尺取决于待测对象－－－ADC的分辨率也是如此。

传感器（转换器）

传感器，也常被称为转换器，可将真实世界中的物理现象如温度、力和运动转化为电压或电流信号，并输入到ADC中。常见的传感器包括测量温度的热电偶、热敏电阻与RTD，测量运动的加速度计以及测量力的应变计。在为测量系统选择合适的传感器时，必须要考虑到传感器的精确度与记录可读信号所需的信号调理方式。

信号调理

为了提高传感器的测量质量，经常需要在传感器与ADC之间放置附加电路。附加电路通常指信号调理，包括放大／衰减、滤波、惠斯通电桥、激励、线性化、校准以及冷端补偿（CJC）。不同传感器有不同的信号调理需求。例如，应变计需要激励、电桥以及校准的调理方式。热电偶的输出电压在毫伏级别，因此在信号进入ADC之间需要经过滤波以及放大。

多数情况下，信号调理电路被包含在数据采集设备中，但它也有可能是传感器的一部分。例如，称重传感器包含电桥、校准电路以及放大。许多微机电传感器也包含信号调理模块。

数据采集选择

有多种不同的设备以供选择：

数据记录仪

数据记录是指对一段时间内所采集的数据进行记录。根据应用场景不同，数据类型可包含测量温度、电压、电流、湿度或其它我们感兴趣的信号。数据记录仪是一个包含内置处理器与嵌入式预定义软件的数据采集系统。它可以作为独立设备运行，方便携带且易于使用，因此十分受欢迎。

所有的数据记录仪都有本地存储空间以存储数据，一些还包括SD插槽以拓展存储。

网络驱动的数据记录仪可以通过设置网络以共享数据。一些数据记录仪支持电源供电，以提供更好的便携性。

数据采集设备

数据采集设备（USB，以太网，PCI等）包含信号调理模块和一个模数转换器，但其功能的实现需要通过电脑的连接。这些设备灵活性较强，而且可以使用在不同场景下。因此，数据采集设备是一个广受欢迎的选择。

插入式设备的用户可以使用预定义的数据采集软件，如DAQami，或使用如Python，C＋＋， DASYLab， MATLAB， 和NI LabVIEW来编程。数据采集设备具有多种BUS选项以及首选软件的灵活性，可为您独特的应用提供可定制的解决方案。

数据采集系统

模块化的数据采集系统是为了集成和同步不同传感器类型的多通道计数与复杂系统而设计的。这些系统的集成与使用更加复杂，但灵活性很强。

在所有数据采集设备中，模块化系统是最为昂贵的，但许多应用需要具有像PXI功能的数据采集系统。

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