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    選擇數據采集卡時需要考慮以下十個方面
    發布時間:2020-06-22   點擊次數:1554次
      數據采集卡又叫數字化儀,是把傳感器和其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動采非電量或者電量信號,通過模數轉換,再把數字信號送到上位機中進行分析,處理(像成像)。數據采集系統是結合基于計算機或者其他測試平臺的測量軟硬件產品來實現靈活的、用戶自定義的測量系統。數據采集卡是一種軟件和硬件結合的產品,終都要與計算機實現通信,是一種實現數據采集(DAQ)功能的計算機擴展卡,可以通過USB、PXI、PXIe、PCI、PCI Express、VME、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太網、各種無線網絡等總線接入個人計算機或工業計算機。數據采集卡由于是一個軟硬件結合的產品,產品比較復雜,涉及到的參數也比較多,下面列出10個重要參數,以及這些參數小編的理解。
     
      1、帶寬:
      由信號頻譜圖可以觀察到一個信號所包含的頻率成分。把一個信號所包含諧波的Zui高頻率與低頻率之差,即該信號所擁有的頻率范圍,定義為該信號的帶寬。因此可以說,信號的頻率變化范圍越大,信號的帶寬就越寬。帶寬通常指功率譜密度的Zui高點下降到1/2時界定的頻率范圍,又叫3dB帶寬。
     
      2、采樣速率:
      采樣率就是數字采集卡/示波器模數轉換器(ADC)將輸入信號數字化的時鐘速率,每個數據采集卡都有內部晶振,晶振是按固定頻率振動的,采樣率的調整是數據采集卡內部電路調節的結果。需要強調的是,采樣率和帶寬沒有直接的關系。
      數字化儀的實時采樣率=3?4倍數字采集卡的帶寬
     
      3、采樣模式:
      采樣模式主要有實時采樣和等效時間采樣(ETS)兩種。
      實時采樣特別適合頻率范圍不到示波器大采樣率(數字示波器在對信號波形進行數字化時,單位時間內采集數據的次數就是采樣率。)一半的信號(即滿足采樣條件:采樣信號頻率>=2被測量信號)。在這種情況下,示波器可以在波形的一次“掃描”中采集遠遠足夠的樣點,構建準確的圖像,實時采樣是使用數字示波器捕獲快速信號、單次信號、瞬態信號的唯1方式。
      等效采樣可以使用低于原始信號兩倍頻率的采樣頻率不失真的采樣并還原原始信號,適合于對高頻周期信號的采樣和分析。如在測量高頻信號時,示波器可能不能在一次掃描中搜集足夠的樣點??梢允褂玫刃r間采樣,準確地采集頻率超過采集率/2.5的信號。等效時間采樣通過從每次重復中捕獲少量信息,構建重復信號的圖像,如下圖所示,波形緩慢構建,象一串燈一樣,一個接一個地亮起。示波器可以準確地捕獲頻率成分遠遠高于示波器采樣率的信號。
      等效采樣的基本原理是把高頻、快速信號變成低頻、慢速重復信號進行采集。為了達到低速采樣還原高頻信號的目的,要求被測信號一定是周期變化的,如果將每個采樣點安排在不同信號周期內,而不是在同一個周期的話,就可以大大降低采樣頻率。后通過數學方法再將多個周期內的采樣點還原到一個周期內,重構被測信號。
     
      4、分辨率和動態范圍:
      數字示波器和數字化儀都通過 ADC將模擬信號轉換為數字信號。ADC芯片有一個重要指標,就是比特數又叫垂直精度,一般是8bit、16bit、24bit,比特數就是數字化儀的分辨率。對于任意給定的輸入范圍,以數字方式表示信號的可能離散電平點數為2的8次方,2的16次方,或者2的24次方,其中8,16,24就是數字化儀的分辨率。當輸入范圍分成N(8,16,24等)級時,數字化儀可檢測的小可能電壓就表示為。例如,一個8位數字化儀把10 Vpp 的輸入范圍分為2的8次方=256級,每級39毫伏,而24 位的數字化儀則將相同的10Vpp輸入范圍分為2的24 次方= 16,777,216 級,每級596 nV(比8位數字化儀約小65,000 倍)。使用高分辨率的數字化儀一般是用來測試小信號的,低分辨率的數字化儀一般用來測試大信號,具體應用很多是需要中和考慮的。畢竟采集卡采樣率越高,精度越高,價格也越貴。
      數字示波器通常都是8位分辨率的 ADC,這對大多數應用是足夠的,但對于微小信號檢測,精確的頻譜分析是遠遠不夠的。
     
      5、信號輸入模式:
      信號輸入模式有兩種,一種是單端輸入模式,一種是差分輸入模式,具體比較見下列表。
     
      6、觸發:
      通常情況下,示波器和數字化儀用于基于特定事件的信號采集。儀器的觸發功能目的是采集你想要的信號,不采集無用的信號,采集的信號越多,數據也就越大,對數據保存、傳輸和處理都是一個挑戰,重要的是,用戶所關心的信號大多數是整個信號的很小一部分。
      觸發主要有兩種:軟件觸發和硬件觸發。
      軟件觸發:及通過軟件控制開始和結束。硬件觸發:是通過對外部信號的判斷,像上升沿、下降沿、高電平、低電平等觸發,從而實現對采集卡的觸發。
     
      7、板載內存:
      板載內存,也就是數字化儀/數據采集卡的存儲大小。信號數字化之后,數據只能通過傳輸或者保存,很多時候,受總線帶寬的限制,數據沒法實時傳輸,只能先保存到數字化儀和數據采集卡中。板載內存還有一個功能是有利于板載計算,像板載計算模塊FPGA 也能有一定內存,但一般是KB級別的,對于大多數應用是不夠的,但如果有板載內存,這個FPGA計算可以擴展是GB級別,為很多需要用到板載實時處理的應用需求提供了可能。
     
      8、通道數:
      通道數就是能采集信號的通道個數,這個比較好理解。但需要注意的是,示波器或數字采集卡等有很多通道,但并不是每個通道都是采集信號用的,還有觸發通道、時鐘通道,數字IO通道等。一般示波器2到4個通道,數據采集卡通道數可以比較多,多的可達幾十甚至幾百個通道。
     
      9、同步:
      幾乎所有的自動化測試和許多臺式應用都會需要同步,如示波器、信號發生器、激光器、開關、電機等等。同步分兩種,內部同步和外部同步。
      內部同步是通過總線,內部時鐘等同步,像PXI、PXIe總線就自帶同步功能,另外,也可以通過一個數據采集模塊內部時鐘作為主時鐘,分發給其它模塊來實現同步。
      外部同步,是共用一個觸發源和時鐘源來同步,采集設備都能接收外部觸發和外部時鐘,如果共用同一個源,這樣也能實現同步。
     
      10、軟件:
      一般示波器或數據采集卡廠家都有自己也軟件界面,可以直接使用,適合普通測試應用。
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