第1章 数据采集系统概述.ppt

《第1章 数据采集系统概述.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、数据采集系统DataAcquisitionSystem主讲教师:李莉信息与控制工程学院电子信息工程系什么是数据采集？数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛引用在各个领域。被采集数据是已被转换为电信号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般是采样方式，即隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据量测是数据采集的基础。随着计算机的发展与普及，社会已进

2、入信息时代。作为获取信息重要工具的微机数据采集系统，日益广泛地深入到生产、科研的各个领域，形成了一种兴旺发达的产业，它也就自然地成为电子信息工程专业的学生或其它有关专业的工程技术人员的专业知识。第一章数据采集系统概述一、DAS的基本概念随着计算机、微型机及信息技术的高速发展，数据采集及过程控制技术变的愈来愈重要。为了把需要处理的信息输入给计算机，把计算机处理的结果输出到所需的场所，就需要一系列输入、输出设备（计算机外围设备）来完成信息的调理、采样、A/D、D/A转换、打印、显示等工作。这些处理信息的输入输出设备与计

3、算机一起就构成一个数据采集系统DAS（DataAcquisitionSystem）。1、数据采集：就是将生产过程或控制过程中要检测或监视的信号（模拟或数字）按一定的时间间隔，通过一定的信号处理变成计算机所能接受的数据形式，并存储在计算机的存储器中。2、数据采集系统：处理信息的I/O设备、计算机软硬件等的总称。3、数据处理：处理采集的数据的过程（属于数字信号处理范畴）。如：平滑、滤波、剔除奇异项、相关、卷积、频谱分析等。4、过程控制：就是将采集处理后的数据经D/A转换成模拟量或直接通过I/O接口或网络输出数字量对被控

4、对象起作用。二、DAS的组成部分数据采集系统的结构随其用途而具有不同的组成形式。一般地，一个数据采集系统应包括以下六个组成部分：1、传感器（Sensor）将非电量（如：压力、温度、流量、液位、位移等）变成电信号。常称为一次仪表，其输出一般是模拟量，但也有的输出数字量。2、信号调理电路（SignalConditioning）信号调理电路的主要功能包括信号的转换和标准化。⑴对模拟信号而言：mV--V；kV--V；交流—直流；R--V等。总之，要进行滤波、衰减、放大、整形等，得到计算机所‘认识’的标准信号（4—20mA、

5、1—5V、±5V、±10V）。⑵对数字信号而言：缓冲、锁存、整形等。3、多路模拟开关（MUX）作用：使多路被测信号共享一路A/D。当被测量信号的通道比较多时，为了节省开支和减轻电路的复杂程度，一般在信号调理电路后面，加多路模拟切换开关，从而使各路信号共享一路A/D通道。当然，这样做会影响采样速度，因而对于变化很快的被测信号，就需要为每一路单独配置A/D通道，成本必然提高。实际设计时，可根据具体情况灵活掌握。4、采样保持电路（S/H）S/H的基本功能是：获取输入信号并在其后A/D转换期间使信号保持不变。特别是当被测信

6、号为高频信号时，都应加采样保持电路。5、A/D转换电路（ADC）DAS的核心器件是A/D转换器。因为只有通过它才能将模拟量变成计算机所能接受的数字量。具体讲，A/D转换部分应包括以下两项功能：⑴将模拟量转换为数字量。⑵能与计算机进行接口。6、计算机及数据输出设备一般采用工控机及打印机、绘图仪等，用于将采集处理后的数据打印或显示出来（报表、曲线等）。根据以上分析，我们可以画出一个DAS的一个基本的组成框图图1.1DAS基本框图当然，DAS的结构方案很多，如每一路输入有单独的S/H和A/D转换等。DAS的变化框图：图1

7、.2DAS变化框图若计算机的输出还用于控制执行机构以调节过程参数，此时DAS就发展成为计算机控制系统。如电磁阀的控制、PID控制，这相当于在DAS的基础上增加了自动调节（负反馈控制），使其成为完整的生产过程自动化系统。带有反馈控制的DAS系统一般称为计算机控制系统，其基本框图如下：图1.3带反馈控制的DAS框图三、数据处理1、零点、满度调整调A/D转换器，使其满足系统要求。2、校准调试进行系数整定、定标，用于恢复原物理量的量纲及表示形式。例：某线性压力传感器，测得下述一组数据压力（KPa）：010501002003

8、00400500输出（V）：0.00.10.51.02.03.04.05.0则该压力传感器的定标系数为：100KPa/V。即：每输出1V电压，传感器需加压100KPa。有了定标系数，便可以将A/D后的数字量变成相应的物理量纲（具体大小）。如采用上述压力传感器，8bitA/D，满度为5V，单极性。若转换结果为80H（10000000B），27=128。则表示的