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數據采集技術及超高速數據采集系統(tǒng)

在數據采集系統(tǒng)中,處理流程一般包括濾波、采樣、存儲和處理四個環(huán)節(jié)。一個模擬信號首先經過預采樣濾波器,對信號進行調理;然后,采樣器在每一個采樣時刻讀出一個數據;再由模數轉換器ADC量化為二進制數碼,數據后保存到存儲器用于數字信號處理。超高速數據采集系統(tǒng)即采用超高采樣速率對數據進行采集的系統(tǒng)。

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數據采集卡應用于工業(yè)現場哪些地方

數據采集卡在應用時，數據采集系統(tǒng)置于被監(jiān)控的設備處，通過傳感器對設備的電壓或者電流信號進行采樣、保持，并送入AD轉換器變成數字信號，然后將該信號送到FIFO中。當FIFO中存放的數據到了一定數目時，由ARM7從FIFO中讀出，然后通過ARM7的以太網接口或者RS232送給上位機。考慮到要監(jiān)控的設備可能會很多，所以設計了多路采集通道，他們經過模擬開關后再進入AD轉換器。CPLD是整個系統(tǒng)的控制核心，他控制采集通道的切換、AD轉換器的啟停、轉換后的數據在FIFO中的存放地址發(fā)生器、產生中斷請求以通知ARM7讀取存放在FIFO中的數據等。 運行時的數據并送給PC機，通過運行在PC機上的特定軟件對這些數據進行分析，以此判斷當前運行設備的狀況，進而采取相應措施。當前常用的數據采集裝置，在其系統(tǒng)軟件設計中，多采用單任務順序機制。這樣就存在系統(tǒng)安全性差的問題。這對于穩(wěn)定性、實時性要求很高的數據采集裝置來說是不允許的，因此有必要引入嵌入式操作系統(tǒng)。

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那么什么是數據采集卡呢？

簡單說，高速數據采集卡就是完成傳感器電壓模擬信號轉換成數字信號，并把數字信號傳輸至計算機的電路板卡。

在不同的領域，高速數據采集卡的界定有所不同，比如在機械振動領域，1MS/s采樣率可以算做高速數據采集范疇；而在雷達信號處理領域，1GS/s或可歸為高速數據采集范疇。一般而言，10MS/s往上的采樣率可稱做高速數據采集卡。

目前業(yè)內板卡形態(tài)的高速數據采集卡，很高的采樣頻率，有7GS/s、8GGS/s、10GS/s或12.5GS/s等。

典型的高速數據采集卡一般由以下幾大部分組成：AFE/FEA、AD、FPGA、時鐘、DDR內存、總線接口等要素。

高速數據采集卡總線接口形式一般有：PCIExpress、compactPCI、PXI、PXIExpress、VPX、USB等。

選擇高速數據采集卡時一般會從以下指標進行評估：采樣率、精度、通道、總線接口、帶寬、輸入量程、耦合方式、FPGA是否開放等。

高速數據采集卡的應用領域一般有：激光、通信、雷達、超聲、大型物理、電子對抗及其他數字信號處理領域。

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