第六章数据采集.doc

1 第六章数据采集 概述在计算机广泛应用的今天,数据采集的重要性 采样定理与抗混叠滤波器 数据采集系统的构成 模入信号类型与连接方式 信号调理数据采集问题的复杂程度评估概念与名词? AC: Alternating Current ,交流电流,泛指交流信号。? DC: Direct Current ,直流电流,泛指直流信号。? ADC : Analog-to-Digital Conversion ,模数变换,有时也表示为 A/D 。? DAQ : Data Acquisition ,数据采集。? DMA : Direct Memory Access ,直接内存访问。它允许将采集的数据直接送给计算机的内存,数据传输速率较高。? GPIB: General Purpose Interface Bus ,也称为 IEEE 总线。它是一种应用最广泛的仪器总线。? SCXI : Signal Conditioning extensions for Instrumention, 信号调理器。? VISA : Virtual Instrument Standard Architecture ,虚拟仪器软件体系结构。它是控制 GPIB 、 VXI 、 RS-232 和其他类型仪器的接口库。 数据采集结构上图表示了数据采集的结构。在数据采集之前, 程序将对 DAQ 板卡初始化, 板卡上和内存中的 Buffer 是数据采集存储的中间环节。需要注意的两个问题是: 是否使用 Buffer ?是否使用外触发启动、停止或同步一个操作。 缓冲( Buffers ) 这里的缓冲指的是 PC 内存的一个区域(不是 DAQ 卡上的 FIFO 缓冲) ,它用来临时存放数据。例如,你需要采集每秒采集几千个数据,在一秒内显示或图形化所有数据是困难的。 2 但是将采集卡的数据先送到 Buffer ,你就可以先将它们快速存储起来,稍后再重新找回它们显示或分析。需要注意的是 Buffer 与 DAQ 操作的速度及容量有关。如果你的卡有 DMA 性能, 模拟输入操作就有一个通向计算机内存的高速硬件通道, 这就意味着所采集的数据可以直接送到计算机的内存。不使用 Buffer 意味着对所采集的每一个数据你都必须及时处理(图形化、分析等),因为这里没有一个场合可以保持你着手处理的数据之前的若干数据点。下列情况需要使用 Buffer I/O : ?需要采集或产生许多样本, 其速率超过了实际显示、存储到硬件, 或实时分析的速度。?需要连续采集或产生 AC 数据( >10 样本/秒) ,并且要同时分析或显示某些数据。?采样周期必须准确、均匀地通过数据样本。下列情况可以不使用 Buffer I/O : ?数据组短小,例如每秒只从两个通道之一采集一个数据点。?需要缩减存储器的开支。 触发( Triggering ) 触发涉及初始化、终止或同步 DAQ 事件的任何方法。触发器通常是一个数字或模拟信号, 其状态可确定动作的发生。软件触发最容易, 你可以直接用软件, 例如使用布尔面板控制去启动/ 停止数据采集。硬件触发让板卡上的电路管理触发器,控制了 DAQ 事件的时间分配, 有很高的精确度。硬件触发可进一步分为外部触发和内