数据采集与智能仪器-中国科学技术大学

VLSI工艺及信息技术的进步，不仅使DAS的实现 成本大大降低。并且使其性能得到极大提高，对 其控制变得灵活简单，功能更加全面完善。
中中国国科科学学技技术术大大学学电电子子工工程程与与信信息息科科学学系系
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数据采集系统的结构形式
①硬件 系统组成
②软件
①基于微机的数据采集系统 结构形式
②集散型数据采集系统
数据采集与智能仪器
主讲人：胡访宇
中国科学技术大学电子工程与信息科学系
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课程简介（代教学大纲）（1）
本课程分为数据采集技术与智能仪器原理与设计
两部分。 数据采集技术
不属于本门课程讨 论范围
如何将非电量电信号？属于传感器所要解决的问题
用于数据采集的成套设备称为数据采集系统，简 称DAS或DAQ（Data Acquisition System）。
随着科技的进步以及人类对认识和了解世界的需 求不断提高，一方面，数据采集技术得到了长足 的发展；另外一方面，人们对数据采集系统的关 键技术指标，如采样率、分辨率、精度、抗干扰 能力等方面提出了越来越高的要求。
本门课程主要讨论的是电信号采集的相关问题。
关注数据采集系统的各主要环节（DAC、ADC、测量 放大器、模拟多路开关和采样保持器等）的工作原 理、特点、性能、使用方法以及实现方式等。
讨论数据采集系统的设计、配置、指标分配以及各种 抗干扰技术。
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教学内容（2）
模拟前端设计与实例—Chap.8 抗干扰技术—Chap.9 智能仪器的UI和数据通信—Chap.10 测量数据的处理—Chap.11 智能仪器体系结构—Chap.12 虚拟仪器—Chap.13
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数据采集是人类感知和认识世界的必要手段；是 对系统或过程进行监测、管理和控制的基础。
没有采集，“大数据”无从谈起；缺少数据，“物联 网”如同干涸之沟渠。
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DAS—Data Acquisition System
数据采集——将被测对象的各种参量通过各种变 换，形成不同类型的数据，最终送往计算机系统 进行记录（存储）、加工处理和应用的过程。
A/D转换器— 将模拟信号转换为数字信号。
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其它说明
教学方式：课堂讲授 课程实验：正在建设中…… 课件：每章开始前上传，课后可能会有更新 考试：只有一次期末考试，方式为“课内开卷” 成绩：百分制，卷面成绩*0.8 +平时成绩*0.2 习题：平时成绩主要依据，准备2个薄一些的作业簿 先修课程：电路理论、线性电子线路（模拟电子线
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速度和精度——DAS最关键的技术指标
速度——“天下武功唯快不破”。速度关系到DAS 的应用范围，主要取决于器件速度及DAS其它环 节可能带来的时延。
精度——测试的意义在于具有一定的精确度。精 度与器件的性能以及DAS各个环节的误差、干扰 和噪声的影响等因素有关。
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课程简介（代教学大纲）（2）
智能仪器原理与设计
智能仪器的原理 智能仪器的体系结构 智能仪器的数据处理技术，包括去伪、去噪、
自检、自校和自诊断技术等 智能仪器的设计和实现方法 虚拟仪器的原理、组成和设计
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教学内容（1）
模拟信号的数字化 —Chap.2
微型计算机接口技术—自学部分 数模转换（DAC）原理和实现方法—Chap.3 模数转换（ADC）原理和实现方法—Chap.4
模拟多路开关—Chap.5 测量放大器—Chap.6 采样保持器—Chap.7
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集散—Distribution，更多地翻译译为分布式
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多路开关 信号
传感器
调理
采
A
传感器
样
/
放大
/
D
传感器
被
…
测
滤波 …
保
转
持
换
Baidu Nhomakorabea
器
器
计
物 传感器
算
理
模拟
量
信号
机
定时与逻辑控制
传感器
数字信号
接
传感器
开关信号
口
基于微机的数据采集系统的基本结构
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参考书籍
数据采集与处理技术（上、下），马明建，西安 交通大学出版社，2012
智能仪器(第2版)，程德福、林君等，机械工业出 版社，2009
智能仪器设计基础，王祁，机械工业出版社， 2010
智能仪器设计基础(第2版)，史健芳等，电子工业 出版社，2012
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路）、数字逻辑、微机原理与系统、 …
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课程网址：http://home.ustc.edu.cn/~cy0818/
答疑解惑：微信群“DAS & II” （请同学们在群内使
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第一章、绪论
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本门课程中的数据采集指的是什么？
现代社会，为了测量温度、压力、流量、速度、 位移、震动、密度、离子浓度、……等各种物理 量、化学量、生物量…，首先必须通过传感器把 上述物理量、化学量和生物量等转换成相应的电 信号，再经过处理和转换后能够输入计算机，从 而完成数据采集。
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显示器 打印机 绘图机
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图中
传感器 — 将非电量转换为电信号。
多路开关 —切换各路模拟量，实现装置的分时复用。
信号调理— 对信号进行放大/滤波/极性变换…
采样/保持器— 保持模拟信号电压，为ADC的转换提供 稳定的样本信号。