摘要： 文章介绍了数据采集的通用术语www.cechina.cn，数据采集系统的各个组成部分，系统软件及其功能。最后介绍了应用软件Measurement Studio和知名的LabVIEW。

关键词： 数据采集传感器信号条理Measurement StudioLabVIEW

1引言

现今CONTROL ENGINEERING China版权所有，在实验室研究、测试和测量以及工业自动化领域中www.cechina.cn，绝大多数科研人员和工程师使用配有PCI、PXI/CompactPCI、PCMCIA、USB、IEEE1394、ISA、并行或串行接口的个人电脑（PC）采集数据。许多应用使用插入式设备并把数据直接传送到计算机内存中，在一些其它应用中数据采集硬件和PC分离，通过并行或串行接口和PC相连。基于PC的数据采集系统由下列部分组成（见图1）。

 

图1典型的基于PC的DAQ系统

· PC

· 传感器

· 信号调理

· 数据采集硬件

· 软件

本文介绍基于PC的数据采集系统组成各个组成部分，定义了这个系统的一些通用术语。

2个人电脑

   数据采集系统所使用的计

算机会极大地影响数据采集的速度，计算机的数据传送能力也会极大地影响数据采集系统的性能。PCI、ISA和IEEE1394设备可以支持DMA和中断传送方式，而PCMCIA和USB设备只能使用中断传送方式。数据传送方式会影响您数据采集设备的数据吞吐量。

   限制采集大量数据的因素常常是硬盘，磁盘的访问时间和硬盘的分区会极大地降低数据采集和存储到硬盘的最大速率。对于要求采集高频信号的系统，就需要为您的PC选择高速硬盘，从而保证有连续（非分区）的硬盘空间来保存数据。此外www.cechina.cn，要用专门的硬盘进行采集并且在把数据存储到磁盘时使用另一个独立的磁盘运行操作系统。

   对于要实时处理高频信号的应用，需要用到32位的高速处理器以及相应的协处理器或专用的插入式处理器，如数字信号处理（DSP）板卡。

   在满足您短期目标的同时，要根据投资所能产生的长期回报的最大值来确定选用何种操作系统和计算机平台。

3传感器和信号调理

   传感器把物理量转变成电信号。例如，热电偶、电阻式测温计（RTD）、热敏电阻器和IC传感器可以把温度这个物理量转变为电学的模拟信号。而应力计、流速传感器、压力传感器，可以相应地把应力、流速和压力等物理量转化成相应的电信号。

    为了适合数据采集设备的输入范围，由传感器生成的电信号必须经过调理。所谓的信号调理就是对信号进行隔离、滤波和放大。此外www.cechina.cn，某些传感器需要有电压或电流激励源来生成电压输出。图2显示了带有NI SCXI信号调理配件的典型数据采集系统。

 

图2用于插入式数据采集设备的SCXI信号调理的前端系统

 

4信号调理配件可用于各种重要的应用

4.1放大功能

    放大是最为普遍的信号调理功能。例如，需要对热电偶的信号进行放大以提高分辨率和降低噪声。为了得到最高的分辨率，要对信号放大以使调理后信号的最大电压范围和模拟数字转换器（ADC）的最大输入范围相等。SCXI有多种信号调理模块可以放大输入信号。在临近传感器的SCXI机箱内对低电压信号进行放大，然后把放大后的电压信号传送到PC，从而最大限度地降低噪声对读数的影响。

4.2隔离功能

    另一种常见的信号调理应用是为了安全目的把传感器的信号和计算机相隔离。被监测的系统可能产生瞬态的高压，如果不使用隔离www.cechina.cn， 这种高压会对计算机造成损害。使用隔离的另一原因是为了确保插入式数据采集设备的读数不会受到接地电势差或共模电压的影响。当数据采集设备输入和所采集的信号使用不同的参考“地线”，而一旦这两个参考地线有电势差，这种电势差会产生所谓的接地回路，这样就将使所采集信号的读数不准确；如果电势差太大，它也会对测量系统造成损害。使用隔离式信号调理能消除接地回路并确保信号可以被准确地采集。例如，SCXI1120和SCXI1121模块能提供高达250Vrms的共模电压隔离，SCXI1122能提供高达450Vrms电压隔离。

4.3多路复用功能

    多路复用是使用单个测量设备来测量多个信号的常用技术。模拟信号的信号调理硬件常对如温度这样缓慢变化的信号使用多路复用方式。ADC采集一个通道后，转换到另一个通道并进行采集，然后再转换到下一个通道，如此往复。由于同一个ADC可以采集多个通道，每个通道的有效采样速率和所采样的通道数呈反比。