數(shù)據(jù)采集的基本理論

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對(duì)模擬信號(hào)用數(shù)字方法處理，應(yīng)先將模擬信號(hào)數(shù)字化，即進(jìn)行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。模/數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程，包括三個(gè)內(nèi)容：一是采樣，二是量化，三是編碼。一個(gè)模擬信號(hào)首先經(jīng)過(guò)預(yù)采樣濾波器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，然后由采樣器在每個(gè)采樣時(shí)刻讀出一個(gè)數(shù)據(jù)；再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)量化為二進(jìn)制數(shù)碼，數(shù)據(jù)后保存到存儲(chǔ)器用于數(shù)字信號(hào)處理。

超高速采集板卡——多路數(shù)據(jù)采集應(yīng)用背景

在當(dāng)今集成電路及互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)快速發(fā)展轉(zhuǎn)型的時(shí)期，數(shù)據(jù)采集(Data Acquisition)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)研究及分布式領(lǐng)域，作用和地位越來(lái)越重要。隨著互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺(tái)的產(chǎn)生及對(duì)各行各業(yè)思維方法的改進(jìn)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)無(wú)論從硬件還是軟件都有了新的發(fā)展和研究。 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域都離不開(kāi)初期的數(shù)據(jù)采集和信息交換，在研究和應(yīng)用過(guò)程中數(shù)據(jù)采集量的增大，要求數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)信息的處理速度越來(lái)越高，外圍電路的擴(kuò)展功能越來(lái)越豐富。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集儀器功能相對(duì)簡(jiǎn)單，采集數(shù)量、速度不快，在數(shù)據(jù)處理傳輸方面依賴(lài)單獨(dú)的計(jì)算機(jī)軟件分析，互聯(lián)性和可開(kāi)發(fā)性不強(qiáng)。而完整的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能夠單獨(dú)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而且設(shè)備能高速同步處理數(shù)據(jù)信息，還能在各設(shè)備之間互相通信以及擴(kuò)展接入其他外設(shè)，構(gòu)成功能完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，甚至上傳數(shù)據(jù)至網(wǎng)絡(luò)后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)云端信息共享。

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數(shù)據(jù)采集的技術(shù)路線

1. 有上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備

其上位機(jī)系統(tǒng)往往已經(jīng)對(duì)設(shè)備層的數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集、存儲(chǔ)，因此，對(duì)于這種有上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備，我們首先選的數(shù)據(jù)采集方案就是直接從上位機(jī)系統(tǒng)中獲取設(shè)備的數(shù)據(jù)，而不是去和設(shè)備打交道。這樣就能夠把一個(gè)OT的問(wèn)題（設(shè)備層的數(shù)據(jù)采集）轉(zhuǎn)化為IT的問(wèn)題（兩個(gè)信息系統(tǒng)的信息集成）。

2. 基于TCP/IP通訊協(xié)議的設(shè)備

對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中沒(méi)有上位機(jī)系統(tǒng)的眾多設(shè)備，我們就需要從設(shè)備所支持的通訊協(xié)議角度入手，制定數(shù)采方案。

3. 基于非TCP/IP通訊協(xié)議的設(shè)備

這一類(lèi)協(xié)議不屬于TCP/IP協(xié)議簇，往往在硬件接口方面就與以太網(wǎng)不兼容，比如RS-485等。因此，對(duì)于這類(lèi)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集首先需要增加網(wǎng)關(guān)，將其協(xié)議轉(zhuǎn)換為T(mén)CP/IP協(xié)議，才能接入到車(chē)間的網(wǎng)絡(luò)中并進(jìn)行協(xié)議解析。

4. 不具備通訊接口的設(shè)備

這類(lèi)設(shè)備一般為老舊設(shè)備，比如那些不帶數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。遇到這樣的設(shè)備也是一件比較頭疼的事情，我一般會(huì)建議不要做這種設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，如果一定要做，也可以在機(jī)臺(tái)上放置一個(gè)觸摸屏之類(lèi)的設(shè)備，用人工輔助的方式采集一些生產(chǎn)相關(guān)的信息。

數(shù)據(jù)采集卡

數(shù)據(jù)采集(DAQ)，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集或產(chǎn)生信息的過(guò)程。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。通常，必須在數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集之前調(diào)制傳感器信號(hào),包括對(duì)其進(jìn)行增益或衰減和隔離等。

數(shù)據(jù)采集卡，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(DAQ)功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過(guò)USB、PXI、PCI、PCI Express、火線(1394)、PCMCIA、ISA、Compact Flash等總線接入個(gè)人計(jì)算機(jī)。

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