數(shù)據(jù)采集技術(shù)及超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,處理流程一般包括濾波、采樣、存儲(chǔ)和處理四個(gè)環(huán)節(jié)。一個(gè)模擬信號(hào)首先經(jīng)過預(yù)采樣濾波器,對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理;然后,采樣器在每一個(gè)采樣時(shí)刻讀出一個(gè)數(shù)據(jù);再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC量化為二進(jìn)制數(shù)碼,數(shù)據(jù)后保存到存儲(chǔ)器用于數(shù)字信號(hào)處理。超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即采用超高采樣速率對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的系統(tǒng)。

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數(shù)據(jù)采集卡應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)哪些地方

數(shù)據(jù)采集卡在應(yīng)用時(shí)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)置于被監(jiān)控的設(shè)備處，通過傳感器對(duì)設(shè)備的電壓或者電流信號(hào)進(jìn)行采樣、保持，并送入AD轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)，然后將該信號(hào)送到FIFO中。當(dāng)FIFO中存放的數(shù)據(jù)到了一定數(shù)目時(shí)，由ARM7從FIFO中讀出，然后通過ARM7的以太網(wǎng)接口或者RS232送給上位機(jī)。考慮到要監(jiān)控的設(shè)備可能會(huì)很多，所以設(shè)計(jì)了多路采集通道，他們經(jīng)過模擬開關(guān)后再進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器。CPLD是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，他控制采集通道的切換、AD轉(zhuǎn)換器的啟停、轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在FIFO中的存放地址發(fā)生器、產(chǎn)生中斷請(qǐng)求以通知ARM7讀取存放在FIFO中的數(shù)據(jù)等。 運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)并送給PC機(jī)，通過運(yùn)行在PC機(jī)上的特定軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以此判斷當(dāng)前運(yùn)行設(shè)備的狀況，進(jìn)而采取相應(yīng)措施。當(dāng)前常用的數(shù)據(jù)采集裝置，在其系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，多采用單任務(wù)順序機(jī)制。這樣就存在系統(tǒng)安全性差的問題。這對(duì)于穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性要求很高的數(shù)據(jù)采集裝置來說是不允許的，因此有必要引入嵌入式操作系統(tǒng)。

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那么什么是數(shù)據(jù)采集卡呢？

簡(jiǎn)單說，高速數(shù)據(jù)采集卡就是完成傳感器電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并把數(shù)字信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)的電路板卡。

在不同的領(lǐng)域，高速數(shù)據(jù)采集卡的界定有所不同，比如在機(jī)械振動(dòng)領(lǐng)域，1MS/s采樣率可以算做高速數(shù)據(jù)采集范疇；而在雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，1GS/s或可歸為高速數(shù)據(jù)采集范疇。一般而言，10MS/s往上的采樣率可稱做高速數(shù)據(jù)采集卡。

目前業(yè)內(nèi)板卡形態(tài)的高速數(shù)據(jù)采集卡，很高的采樣頻率，有7GS/s、8GGS/s、10GS/s或12.5GS/s等。

典型的高速數(shù)據(jù)采集卡一般由以下幾大部分組成：AFE/FEA、AD、FPGA、時(shí)鐘、DDR內(nèi)存、總線接口等要素。

高速數(shù)據(jù)采集卡總線接口形式一般有：PCIExpress、compactPCI、PXI、PXIExpress、VPX、USB等。

選擇高速數(shù)據(jù)采集卡時(shí)一般會(huì)從以下指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估：采樣率、精度、通道、總線接口、帶寬、輸入量程、耦合方式、FPGA是否開放等。

高速數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用領(lǐng)域一般有：激光、通信、雷達(dá)、超聲、大型物理、電子對(duì)抗及其他數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域。

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