数据采集与信号调理：从实验到应用

"实验分组安排-数据采集与信号调理(快速切入软硬件结合)" 在实验分组安排中，我们关注的重点是数据采集与信号调理这一关键环节，这涉及到软硬件的紧密结合。数据采集，即Data Acquisition (DAQ)，是自动从各种环境中的传感器、仪器和设备收集数据的过程。它不仅包括模拟输入（AI），用于测量如电压、电流、温度、压力等物理信号，也涵盖模拟输出、数字I/O和计数器/定时器等。多功能数据采集设备，如NI的M系列DAQ卡，通常具备多种功能，以适应不同的测量需求。 现代传感器和变送器有时内置A/D转换器，能够直接通过数字接口读取数据，简化了数据采集流程。数据采集广泛应用于各种工程专业和科学研究领域，例如电子、电气、机械、环境科学、生物医学等。 数据采集系统由多个部分组成，包括信号调理、传感器、数据采集硬件、I/O、数据采集软件以及总线。信号调理是将物理信号转换为可测量的电信号的过程，而传感器则负责将物理现象转化为电信号。数据采集硬件通过各种接口（如PCI/PXI、USB、Ethernet）与系统连接，提供模拟输入、输出、数字I/O和计数器功能。 在实验环境中，我们可以使用基于PCI/PXI接口的设备，适用于实验室和工业环境，需要外部端子和线缆；USB和Ethernet接口的设备则适合便携和远程应用。对于教学实验和学生练习，如ELVIS和myDAQ，它们集成了多种功能，包括数据采集硬件和其他仪器，方便学生学习虚拟仪器和数据采集编程。 以PXI平台为例，数据采集系统包括PXI控制器和机箱，接线端前部用于信号调理，后部用于数据采集。另一方面，NIELVIS是专为教学设计的集成12种仪器的实验设备，通过USB总线与PC连接，提供软面板控制和编程学习。 在选择数据采集设备时，我们需要考虑多个因素，如通道数、采样率、分辨率、精度、带宽、同步能力、总线类型以及是否支持实时操作。此外，设备的兼容性、扩展性、易用性和成本也是决策时的重要考量。理解这些基本概念和技术，将有助于我们在实验分组中更有效地进行数据采集与信号调理的实践。