数据采集与信号调理技术详解

本文主要探讨了数据采集与信号调理在软硬件结合中的应用，特别是与NI公司的产品如SCXI和CompactDAQ平台的结合。信号调理设备是数据采集系统的关键组成部分，它们帮助转换和优化传感器输出的原始信号，以便于进一步处理。在硬件层面，外置的信号调理设备如NI SCXI需要与数据采集设备相连，而像CompactDAQ平台则集成了数据采集和调理功能。在软件方面，通常使用DAQmx驱动进行系统配置和参数设置，简化用户的编程工作。 数据采集（DAQ）是指从各种传感器、仪器和设备中自动收集数据的过程，涵盖了模拟输入、模拟输出、数字I/O和计数器/定时器等多种功能。在现代工程和科学研究中，数据采集被广泛应用到各个领域。传感器将物理现象转化为电信号，然后通过数据采集硬件和软件进行处理。数据采集系统包括信号调理、传感器、数据采集硬件和I/O，以及数据采集软件。 数据采集设备有多种类型，如基于PCI/PXI接口的用于实验室和工业环境，USB和Ethernet接口的适用于便携式和远程应用，以及针对教学实验的设备如NI的ELVIS和myDAQ。这些设备提供了灵活的选择，以适应不同的应用场景。 以PXI平台为例，它提供了一个强大的数据采集系统，包括PXI控制器、机箱和接线端，用于信号调理和数据采集。此外，ELVIS作为教学实验设备，不仅包含数据采集硬件，还集成了多种仪器功能，便于学生学习虚拟仪器和数据采集编程。 在选择数据采集设备时，需要考虑的因素包括通道数量、分辨率、采样率、精度、动态范围以及信号调理的需求。此外，设备的兼容性、扩展性、实时性能和成本也是决策时的重要考量。数据采集设备的构成还包括数据传输总线、同步总线、DAQ电路（如时钟/定时、FIFO、信号路由和内部校准）、前端电路（模拟输入/输出、数字I/O和计数器）。在实际应用中，正确配置和选择适合的设备至关重要，以确保高效、准确地获取和处理数据。