第10章数据采集与处理要点分析.ppt

第10章 数据采集与处理 10.1信号采集与信号调理技术 10.2数据采集常用电路 10.3模/数，数/模转换 10.4计算机接口与数据采集 10.5数据采集系统的抗干扰技术 10.1信号采集与信号调理技术 10.1.1数据采集 数据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理。数据采集的目的是为了测量电压、电流、温度、压力或声音等物理现象。 被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般是采样方式，即每隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。 10.1信号采集与信号调理技术 数据采集在多个领域有着十分重要的应用，它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。利用串行或红外通信方式，实现对移动数据采集器的应用软件升级，通过制订上位机(PC)与移动数据采集器的通信协议，实现两者之间阻塞式通信交互过程。 在互联网行业快速发展的今天，数据采集已经被广泛应用于互联网及分布式领域，其领域已经发生了重要的变化。 10.1.2数据采集系统 1. 定义 数据采集系统是结合基于计算机（或微处理器）的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。 10.1信号采集与信号调理技术 2．数据采集系统的基本功能 由数据采集系统的任务可以知道，数据采集系统具有以下几方面的功能。 （1）数据采集计算机按照预先选定的采样周期，对输入到系统的模拟信号进行采样，有时还要对数字信号、开关信号进行采样。 （2）模拟信号是指随时间连续变化的信号，这些信号在规定的一段连续时间内，其幅值为连续值，即从一个量变到下一个量时中间没有间断。 （3）数字信号是指在有限的离散瞬时上取值间断的信号。 （4）开关信号主要来自各种开关器件，如按钮开关、行程开关和继电器触点等。 10.1信号采集与信号调理技术 （5）二次数据计算把直接由传感器采集到的数据称为一次数据，把通过对一次数据进行某种数学运算而获得的数据称为二次数据，二次数据计算主要有平均、累计、变化率、差值、最大值和最小值等。 （6）屏幕显示CRT显示装置可把各种数据以方便于操作者观察的方式显示出来，屏幕上显示的内容一般称为画面。常见的画面有相关画面、趋势图、模拟图、一览表等。 （7）数据存储就是按照一定的时间间隔，定期将某些重要数据存储在外部存储器上。 （8）打印输出就是按照一定的时间间隔或人为控制，定期将各种数据以表格或图形的形式打印出来： （9）人机联系是指操作人员通过键盘或鼠标与数据采集系统对话，完成对系统的运行方式、采样周期等参数进行设置。此外，还可以通过它选择系统功能、选择输出需要的画面等。 10.1信号采集与信号调理技术 3．数据采集系统的结构形式 数据釆集系统主要由硬件和软件两部分组成。从硬件方向来看，目前数据采集系统的结构形式主要有两种：一种是微型计算机数据采集系统；另一种是集散型数据采集系统。 4．数据采集系统的软件 数据采集系统的正常工作，除了必须要有系统硬件这个物质基础外，还须有软件的支持。 10.1.3数据处理 通常，所采集到的数据，是被测对象的某些物理量经过非电量到电量的转换，又经过放大或衰减、采样、编码、传输等环节之后所呈现出来的一种数据形式。显然，这种形式的数据(或信号)对数据使用者来说既不直观，也没有明确的物理意义，因而也是不便使用的。 10.1信号采集与信号调理技术 1．数据处理的类型 由数据采集系统的任务可知，系统除了采集数据外，还要根据实际需要，对采集到的数据进行各种处理。数据处理的类型有多种，一般根据以下方式分类。 （1）按处理的方式划分数据处理可分为实时(在线)处理和事后(脱机)处理。 （2）按处理的性质划分数据处理可分为预处理和二次处理两种。 2．数据处理的任务 （1）对采集到的电信号做物理量解释 （2）消除数据中的干扰信号 （3）分析计算数据的内在特征 10.2数据采集常用电路 10.2.1模拟多路开关 当需要对多个模拟量进行模数变换时，由于模数转换器的价格较贵，通常不是每个模拟量输入通道都设置一个A/D，而是多路输入模拟量共用一个A/D，中间经过多路转换开关切换，即模拟量多路转换开关（MPX）。 10.2.2测量放大器 在数据采集系统中，被检测的物理量经过传感器变换成模拟电信号，其往往是很微弱的微伏级信号(如热电偶的输出信号)，需要用放大器加以放大。 10.2数据采集常用电路 10.2.3滤波器 滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。滤波器就是对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。 滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。 1