數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成,調(diào)理電路,采集卡增益

10.1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成典型的基于PC的數(shù)據(jù)采集(DAQ)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成,調(diào)理電路,采集卡增益共10頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!10.1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成2.信號調(diào)理從傳感器得到的信號可能會很微弱，或者含有大量噪聲，或者是非線性的等等，這種信號在進入采集卡之前必須經(jīng)過信號調(diào)理。信號調(diào)理的方法主要包括放大、衰減、隔離、多路復(fù)用、濾波、激勵、冷端補償?shù)?/p>

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成,調(diào)理電路,采集卡增益共10頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!虛擬儀器之“虛擬”含義：虛擬儀器面板；軟件實現(xiàn)儀器功能。如：基于高速數(shù)據(jù)采集硬件，通過計算機軟件編程可實現(xiàn)“虛擬示波器”、“虛擬頻譜儀”、“虛擬交流數(shù)字電壓表”、“虛擬頻率計”、“虛擬相位計”等不同儀器。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成,調(diào)理電路,采集卡增益共10頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!虛擬儀器測試系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)傳感器：它的作用是將被測信號轉(zhuǎn)換為與之有對應(yīng)關(guān)系電信號。如測速發(fā)電機、流量傳感器等。信號調(diào)理模塊：信號調(diào)理就是將待測信號通過放大、濾波等操作轉(zhuǎn)換成采集設(shè)備能夠識別的標準信號，包括功率放大、電氣隔離等。NI公司的儀器信號調(diào)理板卡SCXI是LabVIEW軟件直接支持的一個信號調(diào)理板卡，LabVIEW環(huán)境中調(diào)用非常方便.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成,調(diào)理電路,采集卡增益共10頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!A/D基本定義輸入范圍與增益輸入信號的幅度/輸入信號的放大倍數(shù)數(shù)據(jù)采集板通常應(yīng)具有程控增益放大電路，這對于小信號測試是必要的。可編程增益對于大信號應(yīng)用：普通增益（1,2,4,8）對于小信號應(yīng)用：高增益（1,10,100,1000）例如：輸入電壓范圍：+/-10V,普通增益可選擇的輸入電壓范圍：+/-10V,+/-5V,+/-2.5V,+/-1.25V0V-10V+10V+5V數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成,調(diào)理電路,采集卡增益共10頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!PCL-812PG

工業(yè)系統(tǒng)模擬量輸入通道的一般組成模擬量傳感器模擬量傳感器模擬量傳感器信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)理多路開關(guān)MUX可編程放大器接口電路控制電路A/D轉(zhuǎn)換器采樣/保持器S/H控制線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成,調(diào)理電路,采集卡增益共10頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!1.2基于虛擬儀器的測試系統(tǒng)被測對象傳感器信號調(diào)理模塊數(shù)據(jù)采集卡計算機顯示、輸出、打印基于虛擬儀器的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成,調(diào)理電路,采集卡增益共10頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!3.1模入?yún)?shù)說明1

分辨率（Resolution）

分辨率就是用來進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的位數(shù)，A/D的位數(shù)越多，分辨率就越高，可區(qū)分的最小電壓就越小。分辨率要足夠高，數(shù)字化信號才能有足夠的電壓分辨能力，才能比較好的恢復(fù)原始信號。目前分辨率為8的采集卡屬于較低的，12位屬中檔，１６位的卡就比較高了。他們可以分別將模入電壓量化為256、4096、65536份。電壓范圍(Range)

電壓范圍由A/D能數(shù)字化的模擬信號的最高和最低的電壓決定。一般情況下，采集卡的電壓范圍是可調(diào)的，所以可選擇和信號電壓變化范圍相匹配的電壓范圍以充分利用分辨率范圍，得到更高的精度。比如，對于一個3位的A/D，在選擇0-10V范圍時，它將10V八等分；如果選擇范圍為-10V到+10V，同一個A/D就得將20V分為8等分，能分辨的最小電壓就從1.25V上升到2.50V，這樣信號復(fù)原的效果就更差了。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成,調(diào)理電路,采集卡增益共10頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!3.1模擬參數(shù)說明2

增益（Gain）

增益主要用于在信號數(shù)字化之前對衰減的信號進行放大。使用增益，可以等效地降低A/D的輸入范圍，使它能盡量將信號分為更多的等份，基本達到滿量程，這樣可以更好地復(fù)原信號。因為對同樣的電壓輸入范圍，大信號的量化誤差小，而小信號時量化誤差大。當(dāng)輸入信號不接近滿量程時，量化誤差會相對加大。如：輸入只為滿量程的1／10時，量化誤差相應(yīng)擴大10倍。一般使用時，要通過選擇合適的增益，使得輸入信號動態(tài)范圍與A/D的電壓范圍相適應(yīng)。當(dāng)信號的最大電壓加上增益后超過了板卡的最大電壓，超出部分將被截斷而讀出錯誤的數(shù)據(jù)。對于NI公司的采集卡選擇增益是在LabVIEW中通過設(shè)置信號輸入限制（inputlimits）來實現(xiàn)的，LabVIEW會根據(jù)選擇的輸入限制和輸入電壓范圍的大小來自動選擇增益的大小。

一個采集卡的分辨率、范圍和增益決定了可分辨的最小電壓，它表示為1LSB。例如，某采集卡的分辨率為12位，范圍取0-10V，增益取100，則有1LSB=10V/(100×4096)24μV。這樣，在數(shù)字化過程中，最小能分辨的電壓就為24μs。

選擇合適的增益和輸入范圍要與實際被測信號匹配。如果輸入信號的改變量比采集卡的精度低，就可以將信號放大，提高增益。選擇一個大的輸入范圍或降低增益可以測量大范圍的信號，但這是以精度的降低為代價的。選擇一個小的輸入范圍或提高增益可以提高精度，但這可能會使信號超出A/D允許的電壓范圍。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成,調(diào)理電路,采集卡增益共10頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!常見傳感器及信號調(diào)理低電壓信號電流輸入/輸出RTDs和熱敏電阻熱電偶應(yīng)變儀隔離放大噪聲