数据采集仪器基础知识培训

1数据采集系统知识培训ByJackyWang2012/3/[e-mail]:188010400992测试分析仪器的发展虚拟概念测试系统70~80年代传统测试仪器21世纪新发展专门测试仪器磁带机示波器信号发生器分析仪…A/D板工业计算机软件…虚拟PC仪器一体化设计信号调理A/D计算机+软件….90年代传统测试仪器3传统仪器的优缺点•优点–操作简单–结构紧凑，携带方便–对使用者的计算机知识无要求•缺点–构成测量分析系统所需前置仪器较多–通道数固定且较少–信号调理不能更换–不能升级–不能运行计算机软件–分析功能有限/或无分析处理功能–用户不易根据需要进行计算机后续处理–存储量小–通常需另外配备PC机4虚拟测试系统概念VI----虚拟仪器(VirtualInstruments)的概念：输入接口+A/D+计算机+软件VI的构成：凡是将仪器硬件搭载到各种计算机或工作站上，通过软件进行仪器操作，数据采集，数据存储与分析的测试系统。VI的特点：1技术更新周期短；2开放、灵活，用户通过软件方便地扩展仪器功能；3与计算机技术保持同步发展。虚拟测试系统概念VI----虚拟仪器(VirtualInstruments)的概念：输入接口+A/D+计算机+软件VI的构成：凡是将仪器硬件搭载到各种计算机或工作站上，通过软件进行仪器操作，数据采集，数据存储与分析的测试系统。VI的特点：1技术更新周期短；2开放、灵活，用户通过软件方便地扩展仪器功能；3与计算机技术保持同步发展。52020/1/19普通虚拟概念测试系统接口A/D卡++计算机++62020/1/19普通虚拟概念测试系统存在的不足•没有:隔离•没有:信号调理•噪音:干扰大•没有:精度•没有:系统标定•没有:系统生产标准接口A/D卡++计算机•一般不能与传感器直接相连，不是完整的仪器7虚拟仪器的构成框图传感器信号调理数采板计算机一体化系统:信号调理,数采板和计算机合三为一,整个系统更加紧凑,使用更加方便.整个系统的核心是信号调理和数采板!.分析软件.•新型虚拟仪器•虚拟测试系统8数据采集仪器:传感器信号调理模拟信号到数字信号转换器机架采集和分析软件9虚拟仪器的主要发展趋势•模块化设计，扩展性好•坚固、抗振、防电磁，同样适合野外•多种信号同时测量（模拟，图象，数字……)•个性化精密信号调理模块，直接接驳传感器•同样适合微弱信号的测量•通道隔离•网络接口，便于组成网络和数据交换•应用软件共享数据•数据存储量大•集传统仪器与虚拟仪器优点于一身10数采系统的主要参数通道数采样频率采样方式带宽分辨率(12Bit,14bit,16Bit,24bit)线性误差噪声通道间隔离性能抗干扰性能11采样率12采样率有效采样率无效的采样率•FrequencycomponentsaboveNyquistfrequency=½samplingratearefoldedback=mirrorpictures•Solution:useanalogfiltersMinimumsamplingrateforFFT=2xsignalfrequencyMinimumsamplingratefortimeanalysis=10xsignalfrequency13数采系统A/D的典型工作方式1.顺序采样;2.顺序采样+同步采保;3.各通道独立采样。14多通道采样----顺序采样•循环扫描•通道间有相位差(取决于最大采样率和通道数)•单通道采样率=总采样率/通道数多路循采器模拟信号输入15多通道采样——同步采保•采样率=A/D总采样率/通道数•S/H电路长生噪声•最高12位分辨率•消耗功率大(需要冷却)SimultanousSample&Hold16多通道采样——同步采集•采样率=A/D采样率•分辨率可达24Bit•测试质量更高同步A/D转换器17A/D转换器模拟信号转换为数字信号18分辨率dependingonapplication8,12,16or24Bit01282563845120128256384512Signal8BitSignal12BitSignal16BitResolutiondoesnotequalaccuracy!!8Bit12Bit16Bit19系统精度SensorLinearity[%]Temp.drift[ppm/°C]Accuracy[%]Dynamic[../sec]µPAmplifier•Linearity[%]•Temp.drift[ppm/°C]•Accuracy[%]Noise[µV]Bandwidth[Hz]Filter•Linearity[%]•Temp.drift[ppm/°C]•Accuracy[%]Noise[µV]Bandwidth[Hz]A/D•Linearity[%]•Temp.drift[ppm/°C]•Accuracy[%]Noise[µV]Bandwidth[Hz]DCResolution[Bits]EffektiveBit@samplerateENOB?ProcessorADTMunitsshoulddefineoverallaccuracy!!%ofaccuracy&temperaturerange20系统精度...如何连接传感器??Steps:shield,drill&usedifferentiellfloatinginputs隔离输入!21系统精度特殊的接地方式:NFandHFshieldStepstooptimize:groundbothendsoftheshield,butonesidebycapacity(HFshortcut)toavoidDCgroundloop+-Lowfrequency-shieldHighFrequency-shieldGNDloopCapacity10..100nF22带宽带宽的定义为：-3dB点=70%的幅值系统的带宽(传感器,放大器...)至少是2倍的测量信号的频率！23线性度TwopointscalingX1=4mAY1=0barX2=20mAY2=10barorusingformulaY=aX+bInmostcasessensorsbehavenon-linear!Softwarelinarisation:ScalingmatrixorApproximationusingapolynomialcoefficient242020/1/19DEWESoft仪器系统特点•一体化仪器，便于携带•模块化设计，扩展性好•多种信号同时测量•坚固、抗振，适合室内野外•弹性的测试系统•模块化信号调理•信号直接输入•软件•DeweSoft数采分析软件•DASYLab®-简单易学的图形化数据采集设计软件•FlexPro®-功能强大的数据处理软件，可处理极庞大的数据档案•数据传送至FlexPro®,SDRC-I-DEAS®,LMS或其他模态分析软件•标准软件，满足用户不同需求----采集、分析、报告编写•可提供激励电压•低噪声/高隔离•输入过载保护•完整的系统指标25谢谢大家