数据采集系统构成-调理电路-采集卡增益(“信号”文档)共10张

10.1.1数据采集系统的构成典型的基于PC的数据采集(DAQ)系统10.1.1数据采集系统的构成2.信号调理从传感器得到的信号能够会很微弱，或者含有大量噪声，或者是非线性的等等，这种信号在进入采集卡之前必需经过信号调理。信号调理的方法主要包括放大、衰减、隔离、多路复用、滤波、鼓励、冷端补偿等电压范围(Range)如测速发电机、流量传感器等。分辨率要足够高，数字化信号才干有足够的电压分辨才干，才干比较好的恢复原始信号。数据采集板通常应具有程控增益放大电路，他们可以分别将模入电压量化为256、4096、65536份。电压范围由A/D能数字化的模拟信号的最高和最低的电压决议。对于大信号运用：普通增益〔1,2,4,8〕2基于虚拟仪器的测试系统分辨率就是用来进展模数转换的位数，A/D的位数越多，分辨率就越高，可区分的最小电压就越小。当信号的最大电压加上增益后超越了板卡的最大电压，超出部分将被截断而读出错误的数据。例如，某采集卡的分辨率为12位，范围取0-10V，增益取100，那么有1LSB=10V/(100×4096)24μV。如测速发电机、流量传感器等。对于NI公司的采集卡选择增益是在LabVIEW中经过设置信号输入限制〔inputlimits〕来实现的，LabVIEW会根据选择的输入限制和输入电压范围的大小来自动选择增益的大小。虚拟仪器之“虚拟〞含义：虚拟仪器面板；软件实现仪器功能。如：基于高速数据采集硬件，经过计算机软件编程可实现“虚拟示波器〞、“虚拟频谱仪〞、“虚拟交流数字电压表〞、“虚拟频率计〞、“虚拟相位计〞等不同仪器。他们可以分别将模入电压量化为256、4096、65536份。虚拟仪器之“虚拟〞含义：从传感器得到的信号能够会很微弱，或者含有大量噪声，或者是非线性的等等，这种信号在进入采集卡之前必需经过信号调理。2基于虚拟仪器的测试系统当信号的最大电压加上增益后超越了板卡的最大电压，超出部分将被截断而读出错误的数据。输入信号的幅度/输入信号的放大倍数信号调理的方法主要包括放大、衰减、隔离、多路复用、滤波、鼓励、冷端补偿等分辨率要足够高，数字化信号才干有足够的电压分辨才干，才干比较好的恢复原始信号。输入信号的幅度/输入信号的放大倍数电压范围由A/D能数字化的模拟信号的最高和最低的电压决议。从传感器得到的信号能够会很微弱，或者含有大量噪声，或者是非线性的等等，这种信号在进入采集卡之前必需经过信号调理。如测速发电机、流量传感器等。如测速发电机、流量传感器等。普通情况下，采集卡的电压范围是可调的，所以可选择和信号电压变化范围相匹配的电压范围以充分利用分辨率范围，得到更高的精度。1数据采集系统的构成1数据采集系统的构成1.2基于虚拟仪器的测试系统被测对象传感器信号调理模块数据采集卡计算机显示、输出、打印基于虚拟仪器的测试系统构造框图虚拟仪器测试系统的硬件系统传感器：它的作用是将被测信号转换为与之有对应关系电信号。如测速发电机、流量传感器等。信号调理模块：信号调理就是将待测信号经过放大、滤波等操作转换成采集设备可以识别的规范信号，包括功率放大、电气隔离等。NI公司的仪器信号调理板卡SCXI是LabVIEW软件直接支持的一个信号调理板卡，LabVIEW环境中调用非常方便.3.1模入参数阐明1分辨率〔Resolution〕分辨率就是用来进展模数转换的位数，A/D的位数越多，分辨率就越高，可区分的最小电压就越小。分辨率要足够高，数字化信号才干有足够的电压分辨才干，才干比较好的恢复原始信号。目前分辨率为8的采集卡属于较低的，12位属中档，１６位的卡就比较高了。他们可以分别将模入电压量化为256、4096、65536份。电压范围(Range)电压范围由A/D能数字化的模拟信号的最高和最低的电压决议。普通情况下，采集卡的电压范围是可调的，所以可选择和信号电压变化范围相匹配的电压范围以充分利用分辨率范围，得到更高的精度。比如，对于一个3位的A/D，在选择0-10V范围时，它将10V八等分；假设选择范围为-10V到+10V，同一个A/D就得将20V分为8等分，能分辨的最小电压就从1.25V上升到2.50V，这样信号复原的效果就更差了。A/D根本定义输入范围与增益输入信号的幅度/输入信号的放大倍数数据采集板通常应具有程控增益放大电路，这对于小信号测试是必要的。可编程增益对于大信号运用：普通增益〔1,2,4,8〕对于小信号运用：高增益〔1,10,100,1000〕例如：输入电压范围：+/-10V,普通增益可选择的输入电压范围：+/-10V,+/-5V,+/-2.5V,+/-1.25V0V-10V+10V+5V3.1模拟参数阐明2增益〔Gain〕增益主要用于在信号数字化之前对衰减的信号进展放大。运用增益，可以等效地降低A/D的输入范围，使它能尽量将信号分为更多的等份，根本到达满量程，这样可以更好地复原信号。由于对同样的电压输入范围，大信号的量化误差小，而小信号时量化误差大。当输入信号不接近满量程时，量化误差会相对加大。如：输入只为满量程的1／10时，量化误差相应扩展10倍。普通运用时，要经过选择适宜的增益，使得输入信号动态范围与A/D的电压范围相顺应。当信号的最大电压加上增益后超越了板卡的最大电压，超出部分将被截断而读出错误的数据。对于NI公司的采集卡选择增益是在LabVIEW中经过设置信号输入限制〔inputlimits〕来实现的，LabVIEW会根据选择的输入限制和输入电压范围的大小来自动选择增益的大小。一个采集卡的分辨率、范围和增益决议了可分辨的最小电压，它表示为1LSB。例如，某采集卡的分辨率为12位，范围取0-10V，增益取100，那么有1LSB=10V/(100×4096)24μV。这样，在数字化过程中，最小能分辨的电压就为24μs。选择适宜的增益和输入范围要与实践被测信号匹配。假设输入信号的改动量比采集卡的精度低，就可以将信号放大，提高增益。选择一个大的输入范围或降低增益可以丈量大范围的信号，但这是以精度的降低为代价的。选择一个小的输入范围或提高增益可以提高精度，但这能够会使信号超出A/D允许的电压范围。PCL-812PG工业系统模拟量输入通道的普通组成模拟量传感器模拟量传感器模拟量传感器信号调理信号调理信号调理多路开关MUX可编程放大器接口电路控制电路A/D转换器采样/保持器S/H