什么是數據采集卡？

在工業自動化的生產線中，傳感器監測的溫度波動如何轉化為計算機可識別的數字信號？氣象衛星采集的氣壓數據又如何精準傳輸至地面分析系統？這些現實世界與數字世界的 “對話”，都離不開一個關鍵硬件 ——數據采集卡（DAQ 卡）。

主要功能

模擬輸入：采集模擬量信號，連接物理信號與數字處理的橋梁，能將傳感器輸出的模擬量（如電壓、電流信號）實時轉換為數字數據，讓計算機得以 “感知” 溫度、壓力等物理量的精準變化，進而實現監測、控制與數據分析。

此功能主要由以下步驟組成（放大器-低通濾波器-AD轉換器-數據緩存）

主要參數

1、采樣速率

是指在單位時間內對信號采樣的次數，通常以赫茲為單位。根據奈奎斯特定理，為防止出現“混疊”現象，在實際不是理想狀態測試中，建議采樣速率為信號頻率的10倍以上。

分辨率

通常以bit表示，分辨率越高，ADC能夠區分的信號變化越小，測量精度越高。

采樣范圍

是指能夠處理的模擬信號的電壓范圍，通常以V表示

要注意的是我們常說的數據采集卡，還包括了模擬輸出、數字I/O、計數器的功能，不單單只有模擬量采集功能~

3、模擬量輸出

可為標準信號發生器（生成如正弦波、方波、三角波、直流等）充當標準源。除此之外還可為傳感器等輸出連續的電壓做激勵源。

4、數字輸入

檢測外部TTL信號的高低電平狀態，將外部設備的信號轉換為數字邏輯狀態（0或1），并通過軟件小燈的亮滅實現監測。

5、數字輸出

通過接收和轉換數字信號，實現對各種外部設備的控制，是工業自動化系統中的重要組成部分，根據不同的應用可以選擇晶體管輸出或繼電器輸出

6、計數器

邊沿計數：設備使用計數器得到上升沿和下降眼個數。

頻率/周期測量：用戶可通過計數器實現對特定信號頻率的測量。

半周期測量：半周期測量是測量連續高低時間交替邊沿之間的時間間隔。

脈沖測量：在脈沖測量中，計數器測量啟動任務后的 GATE輸入信號上脈沖的高/低時間。脈沖是根據它高/低的時間、高/低的滴答、頻率/占空比來定義的，這與脈沖寬度的測量類似，不同之處在于它也測量了低脈沖時間(脈寬測量高有效時)。

脈寬測量：脈寬測量是對從上升沿到下降沿，或下降沿到上升沿的時間間隔進行測量。

兩邊沿間隔測量：兩邊沿間隔測量是測量一個數字信號的上升沿或下降沿與另一個數字信號的上升沿或下降沿之間的時間。

編碼器：編碼器可將線性或旋轉位移轉換為數字或脈沖信號。通過過雙脈沖、單脈沖編碼器可實現對線性位置及角度位置的測量。

脈沖輸出：單脈沖生成、有限脈沖序列生成、連續脈沖序列生成（生成產生具有可編程頻率和占空比的一系列脈沖）

數據采集卡的應用領域

工業自動化：監測設備溫度、壓力等參數

科學研究：記錄氣象研究、生物實驗等實驗數據

環境監測：監測水質、空氣質量、噪音等

醫療設備：采集生理信號心電圖、腦電圖等

審核編輯 黃宇