一、數(shù)據(jù)采集卡介紹

　　數(shù)據(jù)采集卡是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集（DAQ）功能的計算機擴展卡，可以通過USB、PXI、PCI、PCI Express、火線（1394）、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)等總線接入個人計算機。

　　數(shù)據(jù)采集卡技術(shù)參數(shù)：

　　●通道數(shù)：就是板卡可以采集幾路的信號，分為單端和差分。常用的有單端32路/差分16路、單端16路/差分8路

　　●采樣頻率：單位時間采集的數(shù)據(jù)點數(shù)，與AD芯片的轉(zhuǎn)換一個點所需時間有關(guān)，例如：AD轉(zhuǎn)換一個點需要T = 10uS，則其采樣頻率f = 1 / T為100K，即每秒鐘AD芯片可以轉(zhuǎn)換100K的數(shù)據(jù)點數(shù)。它用赫茲（Hz），常有100K、250K、500K、800K、1M、40M等

　　●緩存的區(qū)別及它的作用：主要用來存儲AD芯片轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。有緩存可以設(shè)置采樣頻率，沒有則不可以。緩存有RAM和FIFO兩種：FIFO應用在數(shù)據(jù)采集卡上，做數(shù)據(jù)緩沖，存儲量不大，速度快。RAM是隨機存取內(nèi)存的簡稱。一般用于高速采集卡，存儲量大，速度較慢。

　　●分辨率：采樣數(shù)據(jù)最低位所代表的模擬量的值，常有12位、14位、16位等（12位分辨率，電壓5000mV）12位所能表示的數(shù)據(jù)量為4096（2的12次方），即±5000 mV電壓量程內(nèi)可以表示4096個電壓值，單位增量為（5000 mV）/ 4096=1.22 mV。分辨率與A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成FS/2n。FS表示滿量程輸入值，n為A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。位數(shù)越多，分辨率越高。

　　●精度：測量值和真實值之間的誤差，標稱數(shù)據(jù)采集卡的測量準確程度，一般用滿量程（FSR，full scale range）的百分比表示，常見的如0.05%FSR、0.1%FSR等，如滿量程范圍為0~10V，其精度為0.1%FSR，則代表測量所得到的數(shù)值和真實值之間的差距在10mv以內(nèi)。

　　●量程：輸入信號的幅度，常用有±5V、±10V 、0~5V 、0~10V ，要求輸入信號在量程內(nèi)進行

　　●增益：輸入信號的放大倍數(shù)，分為程控增益和硬件增益，通過數(shù)據(jù)采集卡的電壓放大芯片將AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行固定倍數(shù)的放大。由兩種型號PGA202 （1、10、100、1000） 和PGA203 （1、2、4、8）的增益芯片。

　　●觸發(fā)：可分為內(nèi)觸發(fā)和外觸發(fā)兩種，指定啟動AD轉(zhuǎn)換方式。

　　數(shù)據(jù)采集卡主要類型

　　在工業(yè)現(xiàn)場，我們會安裝很多的各種類型的傳感器，如壓力的、溫度的、流量的、聲音的、電參數(shù)的等等，受現(xiàn)場環(huán)境的限制傳感器信號如壓力傳感器輸出的電壓或者電流信號不能遠傳或者因為傳感器太多布線復雜，我們就會選用分布式或者遠程的采集卡（模塊）在現(xiàn)場把信號較高精度地轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過各種遠傳通信技術(shù)（如485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)）把數(shù)據(jù)傳到計算機或者其他控制器中進行處理。這種也算作數(shù)據(jù)采集卡的一種，只是它對環(huán)境的適應能力更強，可以應對各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。

　　如果是在比較好的現(xiàn)場或者實驗室，如學校的實驗室，就可以使用USB/PCI這種采集卡。和常見的內(nèi)置采集卡不同，外置數(shù)據(jù)采集卡一般采用USB接口和1394接口，因此，外置數(shù)據(jù)采集卡主要指USB采集卡和1394采集卡。

　　數(shù)據(jù)采集卡，絕大多數(shù)集中在采集模擬量、數(shù)字量、熱電阻、熱電偶，其中熱電阻可以認為是非電量（其實本質(zhì)上還是要用電流驅(qū)動來采集）其中模擬量采集卡和數(shù)字量采集卡用得是最廣泛的。

　　市場上新出一種二合一采集卡。二合一，指的是數(shù)字模擬采集卡，AV+DV采集卡，數(shù)字、模擬二合一，數(shù)字輸入輸出，模擬接口輸入（DV/AV/S-video）。

　　最后雖然說是采集卡，但實際應用中經(jīng)常需要它輸出控制信號。采集卡廣泛應用于安防監(jiān)控、教育課件錄制、大屏拼接、多媒體錄播錄像、會議錄制、虛擬演播室、虛擬現(xiàn)實、安檢X光機、雷達圖像信號、VDR紀錄儀、醫(yī)療X光機、CT機、胃腸機、陰道鏡、工業(yè)檢測、智能交通、醫(yī)學影像、工業(yè)監(jiān)控、儀器儀表、機器視覺等領(lǐng)域。

　　二、傳感器介紹

　　傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

　　傳感器主要特點：

　　傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為21世紀新的經(jīng)濟增長點。微型化是建立在微電子機械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)基礎(chǔ)上的，已成功應用在硅器件上做成硅壓力傳感器。

　　傳感器的組成：

　　傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成，如圖1 所示。

　　圖1.傳感器的組成

?

　　敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量信號；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉(zhuǎn)換為電信號；變換電路負責對轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進行放大調(diào)制；轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。

　　傳感器工作原理：

　　首先向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器從靜止的初級線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈。由基準電源與雙運放組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源。當彈性軸受扭時，應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過儀表放大器放大成1.5v±1v的強信號，再通過V/F轉(zhuǎn)換器變換成頻率信號，通過信號環(huán)形變壓器從旋轉(zhuǎn)的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經(jīng)過外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。

　　由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動--靜環(huán)之間只有零點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。

　　傳感器的應用：

　　傳感器的應用領(lǐng)域涉及機械制造、工業(yè)過程控制、汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費電子產(chǎn)品和專用設(shè)備等。專用設(shè)備主要包括醫(yī)療、環(huán)保、氣象等領(lǐng)域應用的專業(yè)電子設(shè)備。工業(yè)領(lǐng)域的應用如工藝控制、工業(yè)機械以及傳統(tǒng)的;各種測量工藝變量和物理量的，以及傳統(tǒng)的接近/定位傳感器發(fā)展迅速。現(xiàn)代高級轎車的電子化控制系統(tǒng)水平的關(guān)鍵就在于采用壓力傳感器的數(shù)量和水平，目前一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達二百余只，種類通常達30余種，多則達百種。

　　三、數(shù)據(jù)采集卡與傳感器的區(qū)別

　　1、數(shù)據(jù)采集卡是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采非電量或者電量信號，送到上位機中進行分析，處理。

　　2、傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

　　3、數(shù)據(jù)采集卡是結(jié)合基于計算機或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產(chǎn)品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集卡，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的計算機擴展卡。

　　4、傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。