數(shù)據(jù)采集的基本原理

在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。它是計(jì)算機(jī)與外部物理世界連接的橋梁。各種類型信號(hào)采集的難易程度差別很大。實(shí)際采集時(shí)，噪聲也可能帶來一些麻煩。數(shù)據(jù)采集時(shí)，有一些基本原理要注意，還有更多的實(shí)際的問題要解決。

假設(shè)對(duì)一個(gè)模擬信號(hào)x(t）每隔Δt時(shí)間采樣一次。時(shí)間間隔Δt被稱為采樣間隔或者采樣周期。它的倒數(shù)1/Δt被稱為采樣頻率，單位是采樣數(shù)/每秒。t=0，Δt,2Δt,3Δt……等等，x(t）的數(shù)值就被稱為采樣值。所有x(0),xΔt),x（2Δt）都是采樣值。根據(jù)采樣定理，很低采樣頻率必須是信號(hào)頻率的兩倍。反過來說，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號(hào)而不發(fā)生畸變的很大頻率叫做奈奎斯特頻率，它是采樣頻率的一半。如果信號(hào)中包含頻率高于奈奎斯特頻率的成分，信號(hào)將在直流和奈奎斯特頻率之間畸變。

采樣率過低的結(jié)果是還原的信號(hào)的頻率看上去與原始信號(hào)不同。這種信號(hào)畸變叫做混疊（alias）。

采樣的結(jié)果將會(huì)是低于奈奎斯特頻率(fs/2=50Hz）的信號(hào)可以被正確采樣。而頻率高于50HZ的信號(hào)成分采樣時(shí)會(huì)發(fā)生畸變。分別產(chǎn)生了30、40和10Hz的畸變頻率F2、F3和F4。計(jì)算混頻偏差的公式是：

混頻偏差=ABS(采樣頻率的整數(shù)倍－輸入頻率）

電流數(shù)據(jù)采集

在三相電路的功率測(cè)量中，主要測(cè)量方法有二瓦計(jì)法和三瓦記法兩種方法。

二瓦計(jì)法的理論依據(jù)是基爾霍夫電流定律，適用于在三相回路中只有三個(gè)電流存在的場(chǎng)合，如：a、三相三線制接法，中線不引出（只能采用二瓦計(jì)法）；b、三相三線制，中線引出但不與地線或?qū)嶒?yàn)電源相連的場(chǎng)合。

三瓦計(jì)法由于需要采用中性點(diǎn)作為電壓的參考點(diǎn)，因此該方法適用的場(chǎng)合如：a、三相三線制，中性線引出，但中性線不與電源或地線連接的場(chǎng)合；b、三相四線制，由于無(wú)法判斷三相負(fù)載是否平衡或是否中性線上有零序電生，只能采用三瓦計(jì)法。

可見，對(duì)于不同的接線方式場(chǎng)合，應(yīng)選擇合適的功率測(cè)量方式，才能得到準(zhǔn)確的功率參數(shù)。目前，已經(jīng)部署UIM的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采用的電壓互感器為三相三線制，并且沒有引出中性線，從電壓傳感器出來的信號(hào)是表示三相電機(jī)的線電壓，從電流互感器出來的信號(hào)是表示電機(jī)的三相電流信號(hào)。因此，采用的功率測(cè)量方法是二瓦計(jì)法。

二瓦計(jì)法的理論依據(jù)是基爾霍夫電流定律：在集總電路中，任何時(shí)刻，對(duì)任意節(jié)點(diǎn)，所有流入流出節(jié)點(diǎn)的之旅電流的代數(shù)和恒等于零。

批處理型數(shù)據(jù)采集器支持USB及串口數(shù)據(jù)線，與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，支持離線工作。無(wú)線數(shù)據(jù)采集器則是通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)與本地應(yīng)用服務(wù)器連接并更新。批處理方式在條碼采集完畢之后，通過通訊座向電腦傳輸信息。無(wú)線方式則支持與個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。一般情況下，單獨(dú)進(jìn)行批處理的條形碼采集器價(jià)格相對(duì)無(wú)線采集的要低點(diǎn)，選擇哪種類型，這個(gè)根據(jù)實(shí)際使用情況來決定使用那種類型。　

無(wú)線直流電流電壓數(shù)據(jù)采集終端可用于需要對(duì)直流電流電壓進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)視、測(cè)量的場(chǎng)合，如太陽(yáng)能電池板發(fā)電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，負(fù)載用電數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，電動(dòng)車動(dòng)力電池充放電監(jiān)視等方面。該采集終端采用鋰電池供電，無(wú)需外接電源，使用方便。采集終端采用無(wú)線模塊(射頻芯片為CC1100E)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，工作頻段為ISM頻段，無(wú)頻譜使用費(fèi)，無(wú)需頻譜使用授權(quán)。采集終端內(nèi)部已存儲(chǔ)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，用戶無(wú)需校準(zhǔn)即可使用。

該采集終端內(nèi)部已燒錄我們開發(fā)的固件，提供從無(wú)線接口對(duì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、工作頻率、發(fā)射功率等設(shè)定項(xiàng)的修改功能，我們將提供無(wú)線接口協(xié)議供用戶進(jìn)行二次開發(fā)。如用戶希望自己開發(fā)數(shù)據(jù)采集終端的固件，我們可以提供程序框架及C1100E的驅(qū)動(dòng)程序。