数据采集基础知识-PPT课件

对采集卡的要求
驱动能力 通道数 时钟频率
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信号与系统初步 (续)
• 模 拟 信 号
0.985 t t f
电压信号
温度 压力 流量 应力
时域信号
雷达回波 血压变化 汽车点火波形
频域信号
振动 语音 声呐
对采集卡的要求
DC精度 分辨率 采样频率 精度 触发 分辨率 采样频率 精度 触发
7. 隔离与 非隔离
3. A/D 数据缓冲区 数据寄存器 FIFO 缓冲区
4. 数据传输 I/O 指令 DMA 总线主控
AT 总线或 PCI 总线
模拟 信号
多 路 选 择
+ _
A/D 触发信号
A/D 转换器
n
数据 缓冲区
中断信号
内存(Buffer)
2. 触发源控制 触发信号源 采样频率
6. A/D 分辨率与数据格式 数据位数 二进制代码或补码 单极性或双极性
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PC Base数据采集系统功能
• • • • A/D转换（模拟量/数字量转换） D/A转换（数字量/模拟量转换） DIO（数字量输入/输出） Timer/Counter（定时器/计数器）
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A/D转换过程
A/D转换时钟
数字量输出
A/D转换器
模拟量输入
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A/D转换过程--多路切换卡
1. 信号源控制 通道数 信号类型 (SE/DI) 信号范围 自动通道扫描
数据采集基础知识
张斌 北京凌华技术支持部 adlinkchina adlinktech
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内容大纲
• 信号与系统初步 • 基本定义
– – – – A/D D/A DIO Timer/Counter
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A/D基本定义
• 采样频率
– – – – 采样周期的倒数 表示采样快慢的物理量 多少时间采一个点/每秒采样多少个点 Nyquist采样定律：fs>=2*fmax fs ：采样频率 fmax ：信号最高频率 一般最小为fs>=2.5*fmax 工程上一般取为fs>=6~8*fmax
• 采样定律的特例
基本定义
• A/D：模拟量-数字量转换
– – – – – – – – – – – 把外部电压信号转成计算机能够识别的数字信号 采样频率 Max Sampling Rate (S/s), Sampling Frequency (Hz) 精度(Resolution)：8bit 12bit 14bit 16bit 输入范围(Input Range)(增益)： 同步采样(Simultaneous analog input) 轮询采样(Multiplex analog input) 突发模式采样(Burst mode) 触发模式(Trigger mode) 隔离(Isolation) FIFO ……
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信号采集
• 传感器 • 信号调理
– – – – 放大 滤波 信号转换 ……
• 将外部信号采入计算机，并加以处理，最后输出
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PC Based信号采集系统
信号与系统初步
• 一个典型的系统：
1101… 模拟输入
1101…
采样/量化
数字输入
模拟重建 数字信号 处理
模拟输出 数字输出
百度文库
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信号与系统初步 (续)
• 信号的分类：
on
信息
开/关信号
off t
状态 速率
t
数字量 脉冲队列 信号 直流信号 模拟量 时域信号
t 10-
0.985
幅值
t
形状 频率
f
频域信号
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信号与系统初步 (续)
• 数 字 信 号
on off t 10t
开关信号
输入： 检测一个开关的打开/闭合 输出： 打开/关闭一个阀门
脉冲队列
输入： 读光编码器的输出信号 输出： 产生一个方波
CPU
5. 中断信号控制
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A/D转换的过程--同步板卡
A/D触发信号
模拟 信号
+ _
A/D 转换器
n
PCI总线
模拟 信号
+ _
A/D 转换器
n
数据 缓冲区
内存(Buffer)
…
n
CPU
模拟 信号
+ _
A/D 转换器
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– 在A/D前加入低通滤波器，将信号中高于Nyquist频率的信号成分滤去 – 称为抗混叠滤波器
A/D基本定义
• 信号的频率
– 代表信号变化快慢的物理量 – 任何一种信号都可以转换成一组正弦波的迭加 – 不同的信号频率不同：
» » » » » » 语音：<4kHz 音乐：<20kHz 超声：20kHz~xxMHz FM收音机：MHz 雷达：xGHz …
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– 等效时间采样
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A/D基本定义
足够的采样率下的采样结果
过低采样率下的采样结果
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A/D基本定义
• 能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做 Nyquist频率，它是采样频率的一半 • 信号中所包含的频率高于Nyquist频率的成分，将在直 流和Nyquist频率之间发生畸变，称为混叠（alias） • 混频偏差（alias frequency） ＝ABS（采样频率的最 近整数倍－输入频率） • 解决方案