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- 數據采集卡的選擇
- 本站編輯:xghl發(fā)布日期:2015-04-28 09:24 瀏覽次數:
目前市場(chǎng)上數據采集卡的種類(lèi)繁多,如何選擇一個(gè)適合測量要求的數據采集卡則成了首要的步驟,也是得到滿(mǎn)意的測量結果的重要一步。
首先,選擇數據采集卡接口方式。認為從數據傳輸可靠和速度角度考慮,首選PCI總線(xiàn)接口方式。在工業(yè)領(lǐng)域,為了達到99.9999999%的數據可靠性,需要選擇Compact PCI總線(xiàn)接口方式,常有3U和5U兩種物理形式。如果需要測量系統具有即插即用或者追求便攜性,則可以考慮USB總線(xiàn)的接口類(lèi)型。
其次,確定輸入和輸出指標。這此指標包括:輸入和輸出的模擬量精度和速率;輸入和輸出的數字量電平和要求;輸入和輸出的數字傳輸協(xié)議方式。模擬量采樣有高精度和高速率兩個(gè)方向,如果對測量系統的要求很高,可以將二者結合起來(lái),選擇高速率和高精度數據采集卡。然而高精度和高速率在一塊數據采集卡上往往不能兼顧其兩者的性能,所以選擇時(shí)要折中考慮。
這里還要討論下選擇時(shí)對數據采集卡精度的理解。精度是反映一個(gè)實(shí)際n位A/D轉換器與一個(gè)理想n位A/D轉換器差距的重要指標之一。分為絕對精度和相對精度兩種。通常以誤差的形式來(lái)給出精度。但是精度和分辨率是兩個(gè)不同的概念。精度是指轉換后所得結果相對于實(shí)際值的準確度;分辨率是指轉換器所能分辨的模擬信號的最小變化值。
如果對于同一n位分辨率的不同數據采集卡,其精度是不同的,這就是精度和分辨率概念不同的所在。例如,一塊具有12位A/D轉換的數據采集卡,它的最佳分辨率就是1/4096,也就是說(shuō),當輸入電壓范圍為±10V(即Vpp=20V)時(shí),它能分辨的最小電壓就是20V/4096=4.88mV。理論上,分辨率越高,分割信號的點(diǎn)就越密,從而還原出來(lái)的信號也就越真實(shí)、越平滑。而絕對精度的概念是指測量值和“真實(shí)”值之間的最大偏差的絕對值,在待測信號進(jìn)入模數轉換器之前,它還必須經(jīng)過(guò)數據采集卡上的多路轉換器(MUX),可編程增益放大器((AMplifier)等其他的器件。在這個(gè)過(guò)程中都可能引入隨機噪聲,并且隨著(zhù)時(shí)間、溫度變化參考源所發(fā)生的漂移,以及增益前后引入的非線(xiàn)性誤差等,都會(huì )對測量結果產(chǎn)生的影響,綜合以上各種誤差就是我們所說(shuō)的絕對精度。
因此對于用戶(hù)而言,選擇時(shí),除了A/D轉換器的位數,更重要的是了解自己所選數據采集卡的絕對精度指標。以免所選的具有高分辨率的數據采集卡的精度不如一塊具有低分辨率的數據采集卡的精度。
最后,選擇驅動(dòng)軟件和數據采集處理軟件的編寫(xiě)語(yǔ)言。目前市場(chǎng)上的數據采集卡都有專(zhuān)門(mén)配套的驅動(dòng)程序,甚至有的驅動(dòng)程序可以在不同的高級語(yǔ)言中被調用,就可以實(shí)現數據采集卡的識別與數據傳輸。這就在使用上大大減少了使用的難度以及復雜性。而測量系統界面的開(kāi)發(fā)可以使用VB、VC、LabVIEW、C/C++、Borland C++ Builder、Java等來(lái)編寫(xiě)數據控制處理軟件。
首先,選擇數據采集卡接口方式。認為從數據傳輸可靠和速度角度考慮,首選PCI總線(xiàn)接口方式。在工業(yè)領(lǐng)域,為了達到99.9999999%的數據可靠性,需要選擇Compact PCI總線(xiàn)接口方式,常有3U和5U兩種物理形式。如果需要測量系統具有即插即用或者追求便攜性,則可以考慮USB總線(xiàn)的接口類(lèi)型。
其次,確定輸入和輸出指標。這此指標包括:輸入和輸出的模擬量精度和速率;輸入和輸出的數字量電平和要求;輸入和輸出的數字傳輸協(xié)議方式。模擬量采樣有高精度和高速率兩個(gè)方向,如果對測量系統的要求很高,可以將二者結合起來(lái),選擇高速率和高精度數據采集卡。然而高精度和高速率在一塊數據采集卡上往往不能兼顧其兩者的性能,所以選擇時(shí)要折中考慮。
這里還要討論下選擇時(shí)對數據采集卡精度的理解。精度是反映一個(gè)實(shí)際n位A/D轉換器與一個(gè)理想n位A/D轉換器差距的重要指標之一。分為絕對精度和相對精度兩種。通常以誤差的形式來(lái)給出精度。但是精度和分辨率是兩個(gè)不同的概念。精度是指轉換后所得結果相對于實(shí)際值的準確度;分辨率是指轉換器所能分辨的模擬信號的最小變化值。
如果對于同一n位分辨率的不同數據采集卡,其精度是不同的,這就是精度和分辨率概念不同的所在。例如,一塊具有12位A/D轉換的數據采集卡,它的最佳分辨率就是1/4096,也就是說(shuō),當輸入電壓范圍為±10V(即Vpp=20V)時(shí),它能分辨的最小電壓就是20V/4096=4.88mV。理論上,分辨率越高,分割信號的點(diǎn)就越密,從而還原出來(lái)的信號也就越真實(shí)、越平滑。而絕對精度的概念是指測量值和“真實(shí)”值之間的最大偏差的絕對值,在待測信號進(jìn)入模數轉換器之前,它還必須經(jīng)過(guò)數據采集卡上的多路轉換器(MUX),可編程增益放大器((AMplifier)等其他的器件。在這個(gè)過(guò)程中都可能引入隨機噪聲,并且隨著(zhù)時(shí)間、溫度變化參考源所發(fā)生的漂移,以及增益前后引入的非線(xiàn)性誤差等,都會(huì )對測量結果產(chǎn)生的影響,綜合以上各種誤差就是我們所說(shuō)的絕對精度。
因此對于用戶(hù)而言,選擇時(shí),除了A/D轉換器的位數,更重要的是了解自己所選數據采集卡的絕對精度指標。以免所選的具有高分辨率的數據采集卡的精度不如一塊具有低分辨率的數據采集卡的精度。
最后,選擇驅動(dòng)軟件和數據采集處理軟件的編寫(xiě)語(yǔ)言。目前市場(chǎng)上的數據采集卡都有專(zhuān)門(mén)配套的驅動(dòng)程序,甚至有的驅動(dòng)程序可以在不同的高級語(yǔ)言中被調用,就可以實(shí)現數據采集卡的識別與數據傳輸。這就在使用上大大減少了使用的難度以及復雜性。而測量系統界面的開(kāi)發(fā)可以使用VB、VC、LabVIEW、C/C++、Borland C++ Builder、Java等來(lái)編寫(xiě)數據控制處理軟件。
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