APP下载
登录

数据采集系统

百科 > 信息管理系统 > 数据采集系统

1.什么是数据采集系统[1]

数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。

2.数据采集系统的组成[2]

通常数据采集系统由三个部分组成:传感器部分、数据采集仪部分和计算机(控制与分析器)部分。

传感器部分包括前面所提到的各种电测传感器,它们的作用是感受各种物理变量,如力、线位移、角位移、应变和温度等,并把这些物理量转变为电信号。

数据采集仪的作用是对所有的传感器通道进行扫描,把扫描得到的电信号转换成数字量,再根据传感器特性对数据进行传感器系数换算(如把电压值换算成应变或温度等),然后将这些数据传送给计算机,也可将这些数据打印输出、存入磁盘。

计算机部分包括主机、显示器、存储器、打印机、绘图仪和键盘等。计算机的主要作用是作为整个数据采集系统的控制鼎,控制整个数据的采集过程。在采集过程中,通过数据采集程序的运行,计算机对数据采集仪进行控制。计算机还可以对数据进行计算处理,实时打印输出、图像显示及存入磁盘。计算机的另外一个作用是在试验结束后,对数据进行处理。

数据采集系统可以对大量数据进行快速采集、处理、分析、判断、报警、直读、绘图、储存、试验控制和人机对话等,还可以进行自动化数据采集和试验控制,它的采样速度可高达每秒几万个数据或更多。

3.数据采集系统的配置[3]

典型的数据采集系统由传感器(T)、放大器(IA)、模拟多路开关(MUX)、采样保持器(SHA)、A/D转换器、计算机(MPS)或数字逻辑电路组成。根据它们在电路中的位置可分为同时采集、高速采集、分时采集和差动结构四种配置,如图1所示。
Image:数据采集系统配置.jpg

(1)同时采集系统。图1(a)所示为同时采集系统配置方案,可对各通道传感器输出量进行同时采集和保持,然后分时转换和存储,可保证获得各采样点同一时刻的模拟量。

(2)高速采集系统。图1(b)所示为高速采集配置方案,在实时控制中对多个模拟信号的同时实时测量是很有必要的。

(3)分时采集系统。图1(c)所示为分时采集方案,这种系统价格便宜,具有通用性,传感器与仪表放大器匹配灵活,有的已实现集成化,在高精度、高分辨率的系统中,可降低IA和ADC的成本,但对MUX的精度要求很高,因为输入的模拟量往往是微伏级的。这种系统每采样一次便进行一次A/D转换并送入内存后方才对下一采样点采样。这样,每个采样点值间存在一个时差(几十到几百微秒),使各通道采样值在时轴上产生扭斜现象。输入通道数越多,扭斜现象越严重,不适合采集高速变化的模拟量。

(4)差动结构分时采集系统。在各输入信号以一个公共点为参考点时,公共点可能与队和ADC的参考点处于不同电位而引入干扰电压UN,从而造成测量误差。采用如图1(d)所示的差动配置方式可抑制共模干扰,其中MUX可采用双输出器件,也可用两个MUX并联。

4.数据采集系统的分类[2]

目前,国内外数据采集系统的种类很多,按其系统组成的模式大致可分为以下几种。

(1)大型专用系统

将采集、分析和处理功能融为一体,具有专门化、多功能和高档次的特点。

(2)分散式系统

由智能化前端机、主控计算机或微机系统、数据通信及接口等组成,其特点是前端可靠近测点,消除了长导线引起的误差,并且稳定性好、传输距离长、通道多。

(3)小型专用系统

这种系统以单片机为核心,小型便携,用途单一,操作方便,价格低,适用于现场试验的测量。

(4)组成式系统

这是一种以数据采集仪和微型计算机为中心,按试验要求进行配置组合成的系统,它适用性广,价格便宜,是一种比较容易普及的形式。

5.数据采集系统的特点[1]

数据采集系统具有如下主要特点:

1)数据采集系统一般都由计算机控制,使得数据采集的质量和效率等大为提高,也节省了硬件投资。

2)软件在数据采集系统的作用越来越大,

3)数据采集与数据处理结合得日益紧密,集、处理到控制的全部工作。这增加了系统设计的灵活性。形成数据采集与处理系统,可实现从数据采

4)数据采集过程一般都具有实时的特性,实时的标准是能满足实际需要;对于通用数据采集系统一般希望有尽可能高的速度,以满足更多的应用环境。

5)随着微电子技术的发展,电路集成度的提高,数据采集系统的体积越来越小,可靠性越来越高。

6)总线在数据采集系统中有着广泛的应用,总线技术对数据采集系统结构的发展起到了重要作用。

评论  |   0条评论