數(shù)據(jù)采集卡分類

基于PC總線的板卡種類很多，其分類方法也有很多種。按照板卡處理信號(hào)的不同可以分為模擬量輸入板卡（A/D卡）、模擬量輸出板卡（D/A卡）、開(kāi)關(guān)量輸入板卡、開(kāi)關(guān)量輸出板卡、脈沖量輸入板卡、多功能板卡等。數(shù)據(jù)采集板的應(yīng)用與這些關(guān)鍵詞息息相關(guān)：信號(hào)類型（脈沖、中頻、射頻…。其中多功能板卡可以集成多個(gè)功能，如數(shù)字量輸入/輸出板卡將模擬量輸入和數(shù)字量輸入/輸出集成在同一張卡上。根據(jù)總線的不同，可分為PXI/CPCI板卡和PCI板卡。

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數(shù)據(jù)采集卡的精度

精度是指數(shù)據(jù)采集卡在滿量程范圍內(nèi)任意一點(diǎn)的輸出值相對(duì)于其理想值之間的偏離程度。A/D的性能和參數(shù)直接影響著模擬輸入的質(zhì)量，要根據(jù)實(shí)際需要的精度來(lái)選擇合適的A/D。數(shù)據(jù)采集卡的精度受卡上放大倍數(shù)的影響比較大，一般廠商給出的數(shù)據(jù)采集卡的精度指標(biāo)都很高，12位AD采集卡的精度在滿程輸入電壓（FSR）的0.01% 1LSB，但在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，受到很多因素，特別是外部電磁干擾信號(hào)，電源干擾和傳感器噪聲等影響因素的限制，檢測(cè)的精度往往達(dá)不到這樣的水平。

在實(shí)際應(yīng)用中，干擾嚴(yán)重的環(huán)境可能使采樣結(jié)果與廠商標(biāo)稱的精度相差甚遠(yuǎn)，在弱信號(hào)（例如熱電偶信號(hào)）和高阻抗輸出信號(hào)（例如壓電陶瓷傳感器、鋯氧傳感器輸出信號(hào)）的才集中尤其如此，原因是逐次比較型AD采集的是微秒級(jí)時(shí)刻的電信號(hào)，而實(shí)際輸入的信號(hào)是傳感器輸出信號(hào)與干擾信號(hào)的疊加，在這些干擾信號(hào)中，工頻干擾信號(hào)是比較普遍的，防止工頻干擾信號(hào)比較有效的方法是與工頻信號(hào)同步，在工頻周期時(shí)間內(nèi)連續(xù)采集若干個(gè)信號(hào)取平均值，這樣操作會(huì)降低實(shí)際的采樣速度，在不需要高速采集但要求較高的精度采樣的情況下可以得到比較好的效果。制造高速或超高速采樣率的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的公司主要有Agilent，Tektronix，Nicolet和Lecroy等,數(shù)字存儲(chǔ)示波器的較高采樣率也已達(dá)到10GS/s。

高速數(shù)據(jù)采集卡軟件設(shè)計(jì)，一般具備如下架構(gòu)：

1、硬件層

PCIe高速數(shù)據(jù)采集卡。

2、系統(tǒng)層

高速數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序，處于操作系統(tǒng)層。運(yùn)行在操作系統(tǒng)內(nèi)核模式。我們?yōu)榭蛻籼峁┯蠸YS驅(qū)動(dòng)文件，及INF驅(qū)動(dòng)程序安裝文件。

驅(qū)動(dòng)程序主要功能是，定義了中斷模式，寄存器訪問(wèn)控制等基本功能。

3、應(yīng)用層

應(yīng)用層分為API接口和應(yīng)用程序。API接口包括：驅(qū)動(dòng)API、圖形API、算法API。隨著行業(yè)深入，API庫(kù)會(huì)更加豐富，更加專業(yè)化。

驅(qū)動(dòng)API接口以動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù)DLL形式提供，DLL運(yùn)行在用戶模式的應(yīng)用層，API為用戶提供定義明晰的接口函數(shù)，便于理解，能夠充分發(fā)揮出用戶的主觀能動(dòng)性，便于用戶二次開(kāi)發(fā)，創(chuàng)建屬于自己更的更專業(yè)化的應(yīng)用軟件。

圖形API，封裝了曲線圖控件。便于用戶對(duì)數(shù)據(jù)分析的曲線表示。

算法API，封裝了數(shù)據(jù)分析中常用算法，便于用戶數(shù)據(jù)分析。

數(shù)據(jù)采集模塊跟數(shù)據(jù)采集卡有什么區(qū)別？

從概念來(lái)說(shuō)。數(shù)字量是物理量的一種，一類物理量的變化在時(shí)間上和數(shù)量上都是離散的。它們的變化在時(shí)間上是不連續(xù)的，總是發(fā)生在一系列離散的瞬間。同時(shí)，它們的數(shù)值大小和每次的增減變化都是某一個(gè)較小數(shù)量單位的整數(shù)倍，而小于這個(gè)較小數(shù)量單位的數(shù)值沒(méi)有任何物理意義。通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡的電壓放大芯片將AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行固定倍數(shù)的放大，有兩種型號(hào)PGA202（1、10、100、1000）和PGA203（1、2、4、8）的增益芯片。這一類物理量叫做數(shù)字量。數(shù)字量，也就是離散量，指得是分散開(kāi)來(lái)的、不存在中間值的量。 打個(gè)比方，一個(gè)開(kāi)關(guān)所能夠取的值是離散的，只能是開(kāi)或者關(guān)，不存在中間的情況。但是音量旋鈕的取值是連續(xù)的，在較大和較小之間有無(wú)數(shù)種取值。比如12%的音量13%的音量，或者12.5%的音量。

數(shù)字量（離散量）是與模擬量（連續(xù)量）相對(duì)應(yīng)的。后者常見(jiàn)于自然世界中，并且用一般的數(shù)學(xué)方法就可以進(jìn)行分析。高速數(shù)據(jù)采集卡的關(guān)鍵部件廠商不斷發(fā)布新的芯片部件，如ADI,TI的新AD/DA芯片，Xilinx,Altera的基于SOC的先進(jìn)FPGA技術(shù)，使高速數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品出現(xiàn)新的組合可能。而數(shù)字量則用于計(jì)算機(jī)處理的信息中。因?yàn)橛?jì)算機(jī)的基本工作狀態(tài)只有0和1兩種，并且數(shù)字計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)外界信息的采樣也不可能是嚴(yán)格連續(xù)的，必然是在一個(gè)周期內(nèi)只完成一次采樣，故此數(shù)字系統(tǒng)中處理的都是數(shù)字量。并且，數(shù)字量不能完全依靠普通的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，對(duì)他的分析有專門(mén)的數(shù)學(xué)方法。