大数据采集技术与精准DAQ基础知识对偶探究

  • 天文科普
  • 2024年12月12日
  • 在当今的实验室研究、测试和测量以及工业自动化领域中,绝大多数科研人员和工程师依赖于配备PCI、PXI/CompactPCI、PCMCIA、USB、IEEE1394接口的基于PC数据采集系统。这些系统能够通过插入式设备直接将数据传送到计算机内存,或通过并行或串行接口与PC分离连接。在获取基于PC数据采集系统正确结果方面,关键因素包括图示一所描述的各部分:个人电脑(PC)、传感器、信号调理装置

大数据采集技术与精准DAQ基础知识对偶探究

在当今的实验室研究、测试和测量以及工业自动化领域中,绝大多数科研人员和工程师依赖于配备PCI、PXI/CompactPCI、PCMCIA、USB、IEEE1394接口的基于PC数据采集系统。这些系统能够通过插入式设备直接将数据传送到计算机内存,或通过并行或串行接口与PC分离连接。在获取基于PC数据采集系统正确结果方面,关键因素包括图示一所描述的各部分:个人电脑(PC)、传感器、信号调理装置、数据采集硬件及相关软件。本文详细阐述了每个组成部分,并解释了其操作原则。此外,本文还定义了一系列用于基于PC数据采集系统组成部分的通用术语。

图1展示了一个典型基于PCDAQ系统结构,其中个人电脑是影响连续采集最大速度的关键因素,而现代技术允许使用Pentium级别甚至多核处理器,这些处理器结合高性能PCI/PCI Express/PXI总线以及传统ISA总线和USB总线。目前,大多数台式计算机都支持PCI总线和USB接口,而ISA总线已经不再常见。随着PIII/PXI/CompactPCI和USB等技术的发展,为桌面PC提供了一种更为灵活替代选择。

对于远程通信应用,串口通信速率可能限制数据吞吐量。在选择设备时应考虑所选设备支持哪些通信方式。计算机传送能力极大影响了数据采集性能。大多数个人电脑具有可编程I/O和中断传送方式,且能利用DMA提高性能,但这要求你的设备必须支持这些方法。

磁盘访问时间及分区对大量数据采集至硬盘存储造成极大的瓶颈,因此需要高速硬盘以保证连续空间。此外,对于实时处理高频信号,可以采用32位高速处理器或数字信号处理板卡;对于只需少次操作的情境,可以使用低端处理器。

在满足短期目标同时,要根据长期回报价值来决定操作系统及平台。这涉及开发人员与用户经验要求,以及成本限制等因素。各种平台如Mac OS, Windows 9x, Windows NT 4.0 & 2000可以满足不同需求。

传感器检测物理现象并生成可由模拟数字转换仪可测量电信号,如温度计RTD或热敏电阻转换为模拟信号,以适应ADC输入范围。此外,还有压力计流速计等其他类型需要放大后的电信号进行隔离滤波以确保准确性。

SCXI-1120&1121模块提供250Vrms共模隔离;而SCXI-1122提供450Vrms隔离功能,以消除地回路并保护测量系统免受损害。当使用同一个ADC来测量多个通道时,每个通道有效速率会降低。而AMUX-64T单元可以实现256个独立通道读取,一般情况下一个ADC也具备此特性。但滤波仍然是重要的一环,它可以去除噪声干扰,使得精度得到提升。如果振动这样的交流信号被测,则需要抗混叠滤波以避免误差产生。

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