AD采集卡采集模拟信号设计实验报告

电气与信息工程学院
现代检测技术实验设计报告
实验名称：AD采集卡采集模拟信号设计学生姓名：x x x
学号：11105030520
同组人：x x x x
指导老师：李鸿
2012年1月
一、实验目的：
通过设计实验，撑握传感器、AD采集卡的使用，学会用一门语言编写控制软件。

二、实验时间：
12月11日-12月25日
三、实验内容和要求：
运用AD采集卡实现传感器模拟信号的采集，要求设计软件处理并显示采集结果。

四、实验步骤
1、选取电涡流传感器测量工件的位移量，将所得信号做为AD采集卡输入量。

2、选取AD采集卡采集通道口，并焊接好相应输入端导线。

3、编写应用软件处理显示采集的数据。

五、实验设备介绍
1、PCI8735采集卡
1）原理说明：
PCI873卡采用PCI 接口芯片及门阵列作为主控芯片。

门阵列控制模拟输入、采样、模拟输出及开关量，脉冲计数。

模拟量（输入0-63）经电子开关及缓冲放大器进入A/D，模拟转换由门阵列提供控制信号、同时转换结果存放在门阵列中。

输入范围由SW：二位DIP开关选择输入为：5V、10V 、±5V。

AD的前32路输入由DB37插座P1输入。

AD的后32路由P3：34芯IDC 头输入。

32路开关量（DIO）的16路输入（DI0-DI15）、输出（DO0-DO15）也由门阵列控制。

输出上电或复位后为“高阻”状态（输出为三态）。

DI/O、脉冲计数由P2：40芯扁平电缆插座输入、输出。

二路D/A 输出通道“0”、“1”，输出由DB37插座P1输出。

图1 PCI8735数据采集卡
2）主要性能特性
◆转换器类型：AD7321
◆输入量程(InputRange)：±10V、±5V、±2.5V、0～10V
◆转换精度：13 位(Bit)，第13 位为符号位
◆采样速率：最高系统通过率500KHz，不提供精确的硬件分频功能
说明：各通道实际采样速率= 采样速率/ 采样通道数
◆模拟输入通道总数：32 路单端，16 路双端
◆采样通道数：软件可选择，通过设置首通道(FirstChannel)和末通道(LastChannel)来实现的
说明：采样通道数= LastChannel – FirstChannel + 1
◆通道切换方式：首末通道顺序切换
◆AD 转换时间：<1.6us
◆程控放大器类型：默认为AD8251，兼容AD8250、AD8253
◆程控增益：1、2、4、8 倍(AD8251)或1、2、5、10 倍(AD8250)或1、
10、100、1000 倍(AD8253)
◆模拟输入阻抗：10MΩ
◆非线性误差：±1LSB
◆系统测量精度：0.1%
◆工作温度范围：-40 ～+85℃
3）使用方法
一、AD单端输入连接方式
单端方式是指使用单个通道实现某个信号的输入，同时多个信号的参考地共用一个接地点。

此种方式主要应用在干扰不大，通道数相对较多的场合。

可按下图连接成模拟电压单端输入方式，32路模拟输入信号连接到AI0～AI31端，其公共地连接到AGND端。

图2 AD单端输入连接方式
二、AD双端输入连接方式
双端输入方式是指使用正负两个通路实现某个信号的输入，该方式也叫差分输入方式。

此种方式主要应用在干扰较大，通道数相对较少的场合。

单、双端方式的实现由软件设置，请参考PCI8735软件说明书。

PCI8735板可按下图连接成模拟电压双端输入方式，可以有效抑制共模干扰信号，提高采集精度。

16路模拟输入信号正端接到AI0～AI15端，其模拟输入信号负端接到AI16～AI31端，现场设备与PCI8735板共用模拟地AGND。

图3AD双端输入连接方式
2、电涡流传感器
1）电涡流传感器的工作原理:
电涡流位移传感器是以高频电涡流效应为原理的非接触式位移传感器。

前置器内产生的高频振荡电流通过同轴电缆流入探头线圈中，线圈将产生一个高频电磁场。

当被测金属体靠近该线圈时，由于高频电磁场的作用，在金属表面上就产生感应电流，既电涡流。

该电流产生一个交变磁场，方向与线圈磁场方向相反，这两个磁场相互叠加就改变了原线圈的阻抗。

所以探头与被测金属体表面距离的变化可通过探头线圈阻抗的变化来测量。

前置器根据探头线圈阻抗的变化输出一个与距离成正比的直流电压。

试验中所用的电涡流传感器的型号为RP6605，由上海冉普电子科技有限公司生产。

图4 RP6605电涡流传感器
2）RP6605技术参数:
螺纹规格:M6x0.5/M8x1.0总长40mm(可定做)
探头直径:Φ5(mm)
线性量程:1mm/2mm
输出方式:
-2~-18VDC;-4~-20VDC;1~5VDC;1~10VDC;4~20mA
供电方式:
-24VDC;+24VDC
3、PC机
实验中所用PC机为清华同方G41T-CM3台式电脑，其详细参数如下：
操作系统：Windows XP 专业版32位SP3 ( DirectX 9.0c )
处理器：英特尔Pentium(奔腾) 双核E6800 @ 3.33GHz
内存：2 GB ( 记忆科技DDR3 1333MHz )
主硬盘：西数WDC WD5000AAKX-221CA1 ( 500 GB / 7200 转/分)
显卡：Nvidia GeForce 405 ( 512 MB / Nvidia )
光驱：日立-LG DVDROM DH40N DVD光驱
声卡：瑞昱ALC662 @ 英特尔82801G(ICH7) 高保真音频
六、实验结果
本实验采用C语言编程，设计采集程序，并用示波器观察结果，实验结果如图5所示。

图5 采样波形图
注：a为采样所测波形、b为示波器所测波形
数据采集程序设计流程：
1.选择通道
2.启动采样保持器采样
3.延时程序
4.启动采样保持器保持
5.启动A/D转换
6.判断A/D转换是否结束，若转换完毕，程序转入7。

若转换仍在进行，程序返
回5。

7.去A/D转换结果：分两次读取，先取高8位，然后取出低四位，取出的数十
六位，低四位为零。

七、实验总结
本实验应用PCI8735数据采集卡设计并实现了一套对各种模拟信号进行采集的系统，通过实验显示，该系统可以完成对各种模拟信号进行采集，并且可以在计算机上进行显示和处理。

采集的信号基本清晰完整，该系统结构简单，成本低廉，具有明显的实用性。

通过本实验使我们加深了对数据采集系统理论的认识，通过对数据采集系统的安装、连接和编程，掌握数据采集系统的使用方法，加深对数据采集系统原理、用途的了解，强化了我们的动手及分析问题的能力。

指导老师签名：
时间：年月日。