數據采集(DAQ),是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動采集非電量或者電量信號,送到上位機中進行分析,處理。數據采集系統(tǒng)是結合基于計算機或者其他專用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(tǒng)。數據采集,又稱數據獲取,是利用一種裝置,從系統(tǒng)外部采集數據并輸入到系統(tǒng)內部的一個接口。數據采集技術廣泛應用在各個領域。比如攝像頭,麥克風,都是數據采集工具。被采集數據是已被轉換為電訊號的各種物理量,如溫度、水位、風速、壓力等,可以是模擬量,也可以是數字量。采集一般是采樣方式,即隔一定時間(稱采樣周期)對同一點數據重復采集。采集的數據大多是瞬時值,也可是某段時間內的一個特征值。準確的數據測量是數據采集的基礎。數據量測方法有接觸式和非接觸式,檢測元件多種多樣。不論哪種方法和元件,均以不影響被測對象狀態(tài)和測量環(huán)境為前提,以保證數據的正確性。數據采集含義很廣,包括對面狀連續(xù)物理量的采集。在計算機輔助制圖、測圖、設計中,對圖形或圖像數字化過程也可稱為數據采集,此時被采集的是幾何量(或包括物理量,如灰度)數據。
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數據采集的目的是什么?
數據采集,是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動采集信息的過程。數據采集系統(tǒng)是結合基于計算機的測量軟硬件產品來實現靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。數據采集的目的是為了測量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現象。基于PC的數據采集,通過模塊化硬件、應用軟件和計算機的結合,進行測量。盡管數據采集系統(tǒng)根據不同的應用需求有不同的定義,但各個系統(tǒng)采集、分析和顯示信息的目的卻都相同。數據采集系統(tǒng)整合了信號、傳感器、激勵器、信號調理、數據采集設備和應用軟件。
數據采集的原理是什么?
在計算機廣泛應用的今天,數據采集的重要性是十分顯著的。它是計算機與外部物理世界連接的橋梁。各種類型信號采集的難易程度差別很大。實際采集時,噪聲也可能帶來一些麻煩。數據采集時,有一些基本原理要注意,還有更多的實際的問題要解決。假設對一個模擬信號x(t)每隔Δt時間采樣一次。時間間隔Δt被稱為采樣間隔或者采樣周期。它的倒數1/Δt被稱為采樣頻率,單位是采樣數/每秒。t=0,Δt,2Δt,3Δt……等等,x(t)的數值就被稱為采樣值。所有x(0),xΔt),x(2Δt)都是采樣值。根據采樣定理,最低采樣頻率必須是信號頻率的兩倍。反過來說,如果給定了采樣頻率,那么能夠正確顯示信號而不發(fā)生畸變的最大頻率叫做奈奎斯特頻率,它是采樣頻率的一半。如果信號中包含頻率高于奈奎斯特頻率的成分,信號將在直流和奈奎斯特頻率之間畸變。
采樣率過低的結果是還原的信號的頻率看上去與原始信號不同。這種信號畸變叫做混疊(alias)。出現的混頻偏差(aliasfrequency)是輸入信號的頻率和最靠近的采樣率整數倍的差的絕對值。采樣的結果將會是低于奈奎斯特頻率(fs/2=50Hz)的信號可以被正確采樣。而頻率高于50HZ的信號成分采樣時會發(fā)生畸變。分別產生了30、40和10Hz的畸變頻率F2、F3和F4。計算混頻偏差的公式是:混頻偏差=ABS(采樣頻率的整數倍-輸入頻率),其中ABS表示“絕對值”,為了避免這種情況的發(fā)生,通常在信號被采集(A/D)之前,經過一個低通濾波器,將信號中高于奈奎斯特頻率的信號成分濾去。這個濾波器稱為抗混疊濾波器。
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