数据采集卡技术原理
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采集卡采集相机的原理采集卡是一种用于将相机图像数据传输至计算机的设备。
它通过将图像信号从相机发送到计算机,实现图像的采集和处理。
采集卡的原理主要涉及到图像传感器、信号转换和数据传输三个方面,下面将详细介绍。
一、图像传感器图像传感器是相机中最关键的部分,它是将光信号转换为电信号的装置。
常见的图像传感器包括CCD(Charge-Coupled Device)和CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)两种。
CCD传感器是一种采用电荷耦合方式的图像传感器,它由许多感光单元构成的阵列。
当光线照射到感光单元上时,每个单元会产生对应的电荷。
电荷通过线路传输至感光单元的最后一列,然后再通过ADC(Analog-to-Digital Converter)转换为数字信号。
CCD传感器的优点是感光单元的灵敏度高,能够捕捉到较弱的光信号,图像质量优秀。
但CCD传感器存在制造工艺复杂、功耗高等问题。
CMOS传感器则是一种近年来广泛应用的图像传感器。
与CCD传感器不同,CMOS传感器每个感光单元都带有一对转换电路,可以直接将光信号转换为电信号。
CMOS传感器具有制造工艺简单、功耗低、集成度高等优点。
但相比于CCD传感器,CMOS传感器的灵敏度稍差,图像质量相对较差。
二、信号转换采集卡需要将图像传感器产生的电信号转换为计算机可以处理的数字信号。
这一过程中,信号转换模块起到了关键作用。
信号转换模块通常包括模拟电路和数字电路两个部分。
模拟电路主要负责将图像传感器输出的模拟电信号进行放大、滤波和增益控制等处理,以保证信号质量。
模拟电路通常由放大器、滤波器、变换器等组成,其中放大器用于放大电信号,滤波器用于去除噪声和干扰信号,变换器用于将电信号转换为数字信号。
数字电路主要负责将模拟信号转换为数字信号,并进行编码和压缩。
通常使用ADC(Analog-to-Digital Converter)将模拟信号转换为数字信号,并使用编码器对数字信号进行压缩,减少传输和存储所需的空间。
核心提示:一、数据采集卡①定义:数据采集卡就是把模拟信号转换成数字信号①设备,其核心就是A/D芯片。
二、数据采集简介:在计算机广泛应用①今天,数据采集①重要性是十分显著①。
它是计算机与外部物理世界连接①桥梁。
各种类型信号采集①难易程度差别很大。
实际采集时,噪声也可能带来一些麻烦。
数据采集时,有一些基本原理要注意,还有更多①实际①问题要解决。
假设现在对一个模拟信号x(t)每隔△ t时间采样一次。
时一、数据采集卡①定义:数据采集卡就是把模拟信号转换成数字信号①设备,其核心就是A/D芯片。
二、数据采集简介:在计算机广泛应用①今天,数据采集①重要性是十分显著①。
它是计算机与外部物理世界连接①桥梁。
各种类型信号采集①难易程度差别很大。
实际采集时,噪声也可能带来一些麻烦。
数据采集时,有一些基本原理要注意,还有更多①实际①问题要解决。
假设现在对一个模拟信号x(t)每隔△ t时间采样一次。
时间间隔△ t被称为采样间隔或者采样周期。
它①倒数1/ △ t被称为采样频率,单位是采样数/每秒。
t=0, △ t ,2 △ t ,3 A t……等等,x(t)①数值就被称为采样值。
所有x(0),x( △ t),x(2 △ t )都是采样值。
这样信号x(t) 可以用一组分散①采样值来表示:下图显示了一个模拟信号和它采样后①采样值。
采样间隔是A t ,注意,采样点在时域上是分散①。
如果对信号x(t)采集N个采样点,那么x(t)就可以用下面这个数列表示:这个数列被称为信号x(t)①数字化显示或者采样显示。
注意这个数列中仅仅用下标变量编制索引,而不含有任何关于采样率(或△ t)o信息。
所以如果只知道该信号①采样值,并不能知道它①采样率,缺少了时间尺度,也不可能知道信号x(t)①频率。
根据采样定理,最低采样频率必须是信号频率①两倍。
反过来说,如果给定了采样频率,那么能够正确显示信号而不发生畸变①最大频率叫做恩奎斯特频率,它是采样频率①一半。
这是全局原理图:具体思路是模拟输入信号由输入级输入,经阻抗匹配和放大后进入ICL5510进行模数转换,出来的数据存放到FIFO高速缓存芯片IDT7203,单片机将数据读出再经由D12 USB发到电脑显示,上位机打算有NI公司的LabWindowsCVI来开发(也可以用VB,VC等)。
下面我分别介绍我的各部分电路:1.输入级电流比较大所以输入阻抗不是太大,300K欧,下面是NE5532 datashit的截图如果大家觉得输入阻抗不够大可以采用JFET的高输入阻抗运放,如TL082,它的封装与NE5532兼容。
第二级输入是加法放大电路,通过选取不同的反馈电阻进行小信号的放大。
由于ICL5510的输入电压范围是2V,所以大家根据需要,自行计算。
不过要说明的是由于运放采用+/-15V供电,最大输出可达+/-12V左右,所以放大倍数不能太大,输入的电压也要在自己设计的范围内。
也可以加一个稳压管进行限压保护。
下面讨论一下一个很重要的问题,输入带宽。
NE5532接成跟随器的带宽有10M,但在放大模式下会降低很多。
如9倍放大,跟理论放大倍数一致的带宽只能达到1M。
输入信号的频率再大,放大倍数就会相应变低,100倍放大带宽只有100KHZ。
下面是NE5532 datashit的截图:测试电路如下:频率响应如下:所以本设计的采集频率范围定为1M,如果你想设计更高速的输入通道那你就要采用更高速的运放,不过这些运放价格不菲,而且封装是一个元件一个运放(5532有两个)。
这里要说明的是为什么采用加法器,因为输入的信号有正负,如果输入一负信号,那经放大输出也是负信号,不满足5510的采样输入电压范围。
举个例:假如你输入一个+/-0.1v的信号,经加法器加上一个1v的电压,那得出的是+0.9~+1.1的电压信号,满足输入要求。
2.AD转换ICL5510ICL5510是CMOS,8位,20MSPS高速模数转换器,它采用半闪结构,5V电源供电,功率100mW。
PCI采集卡原理和程序原理:PCI采集卡通常由两部分组成:硬件和软件。
硬件部分包括A/D(模数转换器)和D/A(数模转换器)芯片,它们用于将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号。
硬件部分还包括I/O接口电路和特定的电路元件,用于进行数字信号的输入和输出。
PCI采集卡的软件部分包括驱动程序和应用程序接口(API)。
驱动程序是一种特殊的软件,用于与硬件部分进行通信和控制。
驱动程序通过计算机的操作系统来访问硬件,并将硬件的功能暴露给用户空间的应用程序。
API是一组函数和库,用于简化和加速开发人员对PCI采集卡的编程。
在程序层面上,开发人员可以使用C、C++、Python等编程语言来开发PCI采集卡的应用程序。
通过调用API的函数,开发人员可以实现类似于打开设备、设置采样率、启动数据采集、读取数据等操作。
开发人员还可以通过API实现特定的算法和处理,如滤波、傅里叶变换、信号分析等。
1.安装驱动程序:首先,需要将PCI采集卡的驱动程序安装到计算机的操作系统中。
这样,操作系统才能识别和访问PCI采集卡的功能。
2.初始化设备:一旦驱动程序安装完成,开发人员需要通过调用相关的API函数来初始化PCI采集卡。
这包括打开设备、设置采样率、配置输入输出等。
3.数据采集:在设备初始化完成后,开发人员可以通过调用API函数来启动数据采集。
API函数提供了多种采集模式,如连续采集、触发采集、分段采集等。
4.数据处理:一旦数据采集完成,开发人员可以通过调用API函数来读取采集到的数据,并进行进一步的数据处理。
这可以包括数据滤波、傅里叶变换、数据分析等。
5.关闭设备:在程序结束后,需要调用API函数来关闭并释放PCI采集卡的资源。
总之,PCI采集卡利用计算机的PCI总线进行数据采集和实验控制。
它通过硬件和软件的配合来实现数据的输入和输出。
开发人员可以通过驱动程序和API函数来编写程序,实现采集卡的功能使用和数据处理。
核心提示:一、数据采集卡の定义:数据采集卡就是把模拟信号转换成数字信号の设备,其核心就是A/D芯片。
二、数据采集简介:在计算机广泛应用の今天,数据采集の重要性是十分显著の。
它是计算机与外部物理世界连接の桥梁。
各种类型信号采集の难易程度差别很大。
实际采集时,噪声也可能带来一些麻烦。
数据采集时,有一些基本原理要注意,还有更多の实际の问题要解决。
假设现在对一个模拟信号x(t) 每隔Δ t 时间采样一次。
时一、数据采集卡の定义:数据采集卡就是把模拟信号转换成数字信号の设备,其核心就是A/D芯片。
二、数据采集简介:在计算机广泛应用の今天,数据采集の重要性是十分显著の。
它是计算机与外部物理世界连接の桥梁。
各种类型信号采集の难易程度差别很大。
实际采集时,噪声也可能带来一些麻烦。
数据采集时,有一些基本原理要注意,还有更多の实际の问题要解决。
假设现在对一个模拟信号x(t) 每隔Δ t 时间采样一次。
时间间隔Δ t 被称为采样间隔或者采样周期。
它の倒数1/ Δ t 被称为采样频率,单位是采样数/ 每秒。
t=0, Δ t ,2 Δ t ,3 Δ t ……等等,x(t) の数值就被称为采样值。
所有x(0),x( Δ t),x(2 Δ t ) 都是采样值。
这样信号x(t) 可以用一组分散の采样值来表示:下图显示了一个模拟信号和它采样后の采样值。
采样间隔是Δ t ,注意,采样点在时域上是分散の。
图1 模拟信号和采样显示如果对信号x(t) 采集N 个采样点,那么x(t) 就可以用下面这个数列表示:这个数列被称为信号x(t) の数字化显示或者采样显示。
注意这个数列中仅仅用下标变量编制索引,而不含有任何关于采样率(或Δt )の信息。
所以如果只知道该信号の采样值,并不能知道它の采样率,缺少了时间尺度,也不可能知道信号x(t) の频率。
根据采样定理,最低采样频率必须是信号频率の两倍。
反过来说,如果给定了采样频率,那么能够正确显示信号而不发生畸变の最大频率叫做恩奎斯特频率,它是采样频率の一半。
采集卡的选择和主要参数图像采集卡是将视频信号经过AD转换后,将视频转换成电脑可使用的数字格式,经过PCI总线实时传到内存和显存。
在采集过程中,由于采集卡传送数据采用PCI Master Burst方式,图像传送速度高达40MB/S,可实现摄像机图像到计算机内存的可靠实时传送,并且几乎不占用CPU时间,留给CPU更多的时间去做图像的运算与处理。
一、采集卡基本原理采集卡有多种种类、规格。
但尽管其设计和特性不同,大多数采集卡的基本原理相同。
近年来,数字视频产品取得了显著发展。
数字视频产品通常需要对动态图像进行实时采集和处理,因此产品性能受图像采集卡的性能影响很大。
由于早期图像采集卡以帧存为核心,处理图像时需读写帧存,对于动态画面还需“冻结”图像,同时由于数据传输速率的限制,因此图像处理速度缓慢。
90年代初,INTEL公司提出了PCI(Peripheral Component Interconnect)局部总线规范。
PCI总线数据传宽度为32/64位,允许系统设备直接或间接连接其上,设备间可通过局部总线完成数据的快速传送,从而较好地解决了数据传输的瓶颈问题。
由于PCI总线的高速度,使A/D转换以后的数字视频信号只需经过一个简单的缓存器即可直接存到计算机内存,供计算机进行图像处理也可将采集到内存的图像信号传送到计算机显示卡显示;甚至可将A/D输出的数字视频信号经PCI总线直接送到显示卡,在计算机终端上实时显示活动图像。
数据锁存器代替了帧存储器,这个缓存是一片容量小、控制简单的先进先出(FIFO)存储器,起到图像卡向PCI总线传送视频数据时的速度匹配作用。
将图像卡插在计算机的PCI插槽中,与计算机内存、CPU、显示卡等之间形成调整数据传送。
由于PCI总线的上述优点,许多图像板卡公司陆续推出了基于PCI总线的图像采集卡,另外还有PC104 plus、Compact PCI等总线形式。
二、与图像采集卡相关技术名词1、DMADMA( Direct Memory Access)是一种总线控制方式,它可取代CPU对总线的控制,在数据传输时根据数据源和目的的逻辑地址和物理地址映射关系,完成对数据的存取,这样可以大大减轻数据传输时CPU的负担。
sincos编码器数据采集卡sincos编码器数据采集卡为电机编码器的脉冲发生器,是将sincos输出形式的编码器的信号进行转换、隔离,输出可以适应控制器的信号的设备,主要有:电平转换、模数转换、整形及分频等。
常用于测量旋转角速度或线速度。
一、背景技术与趋势随着自动化技术的发展,各种传感器广泛应用于数控机床,机器人等伺服控制系统的位置检测。
目前常用的是高分辨率的光电编码器、旋转变压器、正余弦编码器。
与其他系统相比,在提高动态特性方面,正余弦编码器有独特的优势。
正余弦编码器输出正余弦波形的A通道和B通道反馈,通过硬件或者软件方法求其相应的角度。
正余弦编码器的一个主要优点就是EMC的良好的可靠性,这种可靠性是通过将几乎整个编码器电子器件集成到一个元件中来实现的。
集成偏移、波幅控制和芯片内光学系统调节属于崭新的课题,在过去,如果有人希望得到低频率的高质量、精确的正弦波信号,就需要根据带宽情况进行采购。
现在,通过内置波幅控制,能够满足这种看起来似乎是矛盾的要求,能够通过用一台装置在低速、最大频率为500 kHz的情况下发送谐波畸变小于1%的正弦信号。
其最大优点是:如果需要在低速状态下实现精确性,再也不用降低生产率,因为正弦波编码器能够限制装置的最大速度,可以在精确性和速度两方面满足要求。
如图1所示,在理想情况下,正余弦编码器旋转一周期输出两相正交的电压信号(A相和B相)。
AB图1上述A,B相电压信号可以表示为:UA=Usin(θ+π/2) (1)UB=Usinθ(2)式中:U为正余弦编码器输出电压信号幅值;θ为电压信号相位角。
永磁同步电机正余弦编码数据采集卡是一种将差分信号转换为一连串数字脉冲信号与模拟信号的转换电路,是电机控制系统的基本理论依据,通过采集卡可以精确的控制电机的速度、方向与运行效果等等。
编码器与数据采集卡的连接方式如图2所示,一般通过带屏蔽层的15芯串口线连接。
图2由于数据采集是电机控制的必要条件,提高编码采集卡的抗干扰能力与采集精度,使其不受电机频率等相关运行参数的影响,同时使采集卡体积小、成本低,便于安装调试一直以来都是编码采集卡的研究与发展方向。
计算机控制系统数据采集与处理技术全解1. 引言计算机控制系统在现代工业自动化领域起着至关重要的作用。
在计算机控制系统中,数据采集与处理是其中的核心环节之一。
本文将全面介绍计算机控制系统数据采集与处理技术,包括数据采集的原理和方法、数据处理的技术和算法等。
2. 数据采集的原理和方法数据采集是指通过各种传感器和仪器,将现实世界中的各种物理量、事件等转化为计算机可以接受和处理的数字信号。
数据采集的原理主要涉及模拟信号的采样与量化、传感器的选择与应用等方面。
2.1 模拟信号的采样与量化模拟信号是连续变化的信号,为了能够在计算机中进行处理,首先需要将模拟信号进行采样和量化。
采样是指将模拟信号在时间上进行离散化,而量化是指将采样后的信号在幅度上进行离散化。
常用的采样与量化方法有脉冲采样、均匀量化和非均匀量化等。
2.2 传感器的选择与应用在数据采集过程中,传感器的选择和应用决定了数据采集的准确性和可靠性。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、速度传感器等。
根据不同的应用场景,选择合适的传感器进行数据采集,可以提高数据采集的精度和稳定性。
3. 数据处理的技术和算法数据采集是为了获取各种物理量和事件的数字信号,而数据处理则是对这些数字信号进行分析和处理,从中提取出有用的信息。
数据处理的技术和算法包括数据滤波、数据压缩、数据插值等。
3.1 数据滤波数据滤波是指对采集到的数据进行平滑处理,去除掉其中的噪声和干扰。
常见的数据滤波方法有移动平均滤波、中值滤波、滑动窗口滤波等。
3.2 数据压缩数据压缩是指对采集到的数据进行压缩编码,以减少存储空间和传输带宽的占用。
常见的数据压缩方法有哈夫曼编码、LZW编码、JPEG压缩等。
3.3 数据插值数据插值是指通过已知数据点之间的关系,推算出缺失数据点的数值。
常见的数据插值方法有线性插值、多项式插值、样条插值等。
4. 数据采集与处理系统的设计与实现在实际应用中,数据采集和处理通常并不是独立进行的,而是需要设计和实现一个完整的数据采集与处理系统。
多功能数据采集卡是一种应用极为广泛的模拟量测量设备,其基本任务是将信号送入计算机或相应的信号处理系统,然后根据不同的需要进行相应的计算。
它在将模拟量采集、转换成数字量后,再经计算机处理得出所需的数据。
同时,还可以用计算机将得到的数据进行存储、显示或打印,以实现对某些物理量的监视,其中一部分数据还可以被用做生产过程中的反馈控制量。
多功能数据采集卡性能的好坏,主要取决于它的精度和速度。
数据采集越及时,工作效率就越高。
在保证精度的条件下,应用尽可能高的采样速度,以满足实时采集、实时处理和实时控制对速度的要求。
1 接口通信协议从微型计算机的诞生到现在,微机总线技术也在不断发展,而且随着应用技术发展的需要,不断有新的总线技术研制出来,同时在竞争的市场中,不同总线还会拥有自己特定的应用领域。
目前除了大家熟悉的,较为流行的PCI、AGP、IEEE1394、USB等总线外,又出现了EV6总线、PCI-X局部总线、NGIO总线等。
其常用的总线结构有如下几种类型:ISA总线、MCA总线、EISA总线、VL 局部总线、PCI局部总线等。
(1)ISA总线(AT总线):ISA(Industry Standard Architecture)总线是IBM公司八十年代为IBM-PC/AT机设计的,又称AT总线,用于AT机主板和各接口电路板的连接。
ISA总线是16位数据线、24位地址线,工作频率为8MHz,数据传输率为8MB/S,允许多个CPU共享系统资源,从而大大改善了CPU处理性能。
由于其兼容性好,它在上个世纪80年代成为最广泛采用的系统总线,不过由于ISA标准的限制,使得对系统总线上的I/0、存储器的访问没有大的改进,所以它的弱点也是显而易见的,比如传输速率过低、CPU占用率高、占用硬件中断资源等,从而在强大的CPU处理能力与低性能的系统总线间形成了一个瓶颈。
(2)MCA总线:MCA(Micro Channel Architecture 即微通道总线结构)总线是IBM公司专为其PS\2系统(使用各种Intel处理器芯片的个人计算机系统)开发的总线结构,该总线的总线宽度是32位,最高总线频率为10MHz。
数据采集的基本原理将连续的模拟信号转换成计算机可接受的离散数字信号,需要两个环节:首先是采样,由连续模拟信号得到离散信号;然后再通过A/D转换,变为数字信号。
1、采样过程采样过程如下图所示。
采样开关周期性地闭合,闭合周期为T,闭合时间很短。
采样开关的输入为连续函数f(t),输出函数f∗(t)可认为是f(t)在开关闭合时的瞬时值,即脉冲序列f(T),f(2T)…f (nT)。
▲采样过程示意图设采样开关闭合时间为τ,则采样后得到的宽度为τ,幅值随f (t)变化的脉冲序列如上图a,采样信号f s(t)可以看做是原信号f (t)与一个幅值为1的开关函数s(t)的乘积,即f s(t)=f(t)s(t)s(t)是周期为T,脉冲宽度为τ,幅值为1的脉冲序列,如下图b所示。
因此,采样过程实质上是一种调制过程,可以用一乘法器来模拟,如下图c所示。
▲采样过程原理图由于脉冲宽度τ远小于采样周期T。
因此可近似认为τ趋近于零,用单位脉冲函数δ(t)来描述,单位脉冲函数定义为且即其宽度为零,面积为1。
单位脉冲序列δT(t)可表示为上式中δ(t-nT)为t-nT=0时,即t=nT处的单位脉冲,如下图所示。
▲单位脉冲序列因此,采样信号为2、采样定理香农采样定理:对一个有限频谱(-ωmax<ω<ωmax)的连续信号,当采样频率ωs≥2ωmax时,采样函数才能不失真地恢复到原来的连续信号。
采样定理为数据采集系统确定采样频率奠定了理论基础,采样定理所规定的最低的采样频率,是数据采集系统必须遵守的规则。
在实际使用时,由于:(1)信号f(t)的最高频率难以确定,特别是当f(t)中有噪声时,则更为困难。
(2)采样理论要求在取得全部采样值后才能求得被采样函数,而实际上在某一采样时刻,计算机只取得本次采样值和以前各次采样值,而必须在以后的采样值尚未取得的情况下进行计算分析。
因此,实际的采样频率取值高于理论值,一般为信号最高频率的5~10倍。
数据采集卡原理数据采集卡是用于将实际世界中的信号转换为数字信号的设备。
它将物理量(如温度、压力、流量等)的变化转换为数字信号,以便计算机或其他数字设备进一步处理和分析。
数据采集卡包含以下几个主要组件:传感器、模拟至数字转换器(ADC)、处理器、存储器和接口。
传感器是将实际信号转换为电信号的设备。
它可以是温度传感器、压力传感器、光传感器等。
传感器将物理量转换为电压、电流或频率等电信号。
ADC是数据采集卡的核心组件。
它负责将传感器输出的模拟信号转换为数字信号。
ADC通过对模拟信号进行采样和量化来实现这一转换。
采样是以一定频率对模拟信号进行测量,而量化是将采样值转换为二进制数字。
处理器是数据采集卡的控制核心。
它负责对转换后的数字信号进行处理和分析。
处理器可以实现对信号的滤波、平均、放大和标定等功能,以提高信号质量和精度。
存储器用于存储采集到的数字信号。
它可以是内部存储器或外部存储器,用于临时存储或长期存储采集到的数据。
接口是用于将数据采集卡连接到计算机或其他设备的通道。
常见的接口包括PCI、USB、Ethernet等。
接口提供了数据传输和控制信号的通路,使得数据采集卡能够与计算机进行数据交互和控制。
数据采集卡的工作原理是:首先,传感器将物理量转换为模拟信号;然后,ADC将模拟信号转换为数字信号;接着,处理器对数字信号进行处理和分析;最后,数据通过接口传输到计算机进行进一步的处理和存储。
数据采集卡广泛应用于工业控制、科学实验、环境监测、仪器仪表等领域。
它能够实时采集、处理和存储各种物理量,提供数据分析和监控的基础,为工程师和科学家提供了强大的工具。
16位,12通道,500K,同步,数据采集卡YG-EB1309用户手册1. 概述YG-EB1309高精度数据采集卡适用于提供了PC104 总线的嵌入式微机。
其操作系统可选用经典的MS-DOS、Linux或目前流行的 Windows 系列等多种操作系统。
YG-EB1309高精度模入接口卡安装使用简便、功能齐全。
其A/D 转换启动方式可以选用程控频率触发、程控单步触发、以及外部时钟同步触发等多种方式。
A/D转换后的数据结果通过先进先出存储器(FIFO)缓存后由PC104总线读出。
为方便用户,本卡还提供了符合TTL电平的8路数字量输入和24路数字量输出信号通道。
2. 主要技术参数2.1模入部分2.1.1输入通道数:12路同步2.1.2 输入信号范围:±2.5V;±5V;±6V;±10V;±12V;2.1.3 输入阻抗:≥10MΩ2.1.4 输入通道选择方式:12通道同步2.1.5 A/D转换分辩率:16位2.1.6 A/D最高转换速率:500KHz2.1.7 A/D采样程控频率:1KHz/5KHz/10KHz/50KHz/100KHz/200KHz/500KHz/外部时钟2.1.8 A/D启动方式:程控频率触发/程控单步触发/外部TTL信号触发2.1.10 FIFO存储器容量:20K×16bit(全满)/10K×16bit(半满)2.1.11 数据读取识别方式:FIFO半满查询/FIFO非空查询/FIFO半满中断2.1.12 系统综合误差:≤0.02% F.S2.2 开关量部分2.2.1 输入路数:8路TTL电平2.2.2 输出路数:24路TTL电平2.3 电源部分2.3.1 支持外部电源输入或PC104接口取电。
2.3.2 功率:+5V(±10%)≤500mA2.4环境要求:工作温度:10℃~40℃相对湿度: 40%~80%存贮温度:-55℃~+85℃2.5 外型尺寸:长×高=90mm×96mm3. 工作原理YG-EB1309高精度模入接口卡主要由高速高精度放大电路、高精度模数转换电路、先进先出(FIFO)缓冲存储器电路、开关量输入输出电路和接口控制逻辑电路等部分组成。
采集卡是一种计算机硬件设备,它的主要作用是将模拟信号转换成数字信号,以便计算机进行处理。
采集卡的工作原理如下:
1. 采集卡接收模拟信号:采集卡通过连接传感器或其他模拟信号源来接收模拟信号。
2. 模拟信号转换成数字信号:采集卡内部的模数转换器(ADC)将模拟信号转换成数字信号,数字信号的精度和采样率取决于采集卡的性能。
3. 数字信号传输到计算机:采集卡将数字信号传输到计算机的内存中,以便计算机进行处理。
4. 计算机进行数据处理:计算机通过软件对采集卡传输的数字信号进行处理,例如进行数据分析、绘制图表等。
5. 控制信号输出:采集卡还可以通过数字信号输出控制信号,例如控制电机、执行器等。
总之,采集卡的工作原理是将模拟信号转换成数字信号,并将数字信号传输到计算机进行处理,以便实现数据采集和控制等功能。
核心提示:一、数据采集卡の定义:数据采集卡就是把模拟信号转换成数字信号の设备,其核心就是A/D芯片。
二、数据采集简介:在计算机广泛应用の今天,数据采集の重要性是十分显著の。
它是计算机与外部物理世界连接の桥梁。
各种类型信号采集の难易程度差别很大。
实际采集时,噪声也可能带来一些麻烦。
数据采集时,有一些基本原理要注意,还有更多の实际の问题要解决。
假设现在对一个模拟信号 x(t) 每隔Δ t 时间采样一次。
时
一、数据采集卡の定义:
数据采集卡就是把模拟信号转换成数字信号の设备,其核心就是A/D芯片。
二、数据采集简介:
在计算机广泛应用の今天,数据采集の重要性是十分显著の。
它是计算机与外部物理世界连接の桥梁。
各种类型信号采集の难易程度差别很大。
实际采集时,噪声也可能带来一些麻烦。
数据采集时,有一些基本原理要注意,还有更多の实际の问题要解决。
假设现在对一个模拟信号 x(t) 每隔Δ t 时间采样一次。
时间间隔Δ t 被称为采样间隔或者采样周期。
它の倒数1/ Δ t 被称为采样频率,单位是采样数 / 每秒。
t=0, Δ t ,2 Δ t ,3 Δ t …… 等等, x(t) の数值就被称为采样值。
所有x(0),x( Δ t),x(2 Δ t ) 都是采样值。
这样信号x(t) 可以用一组分散の采样值来表示:
下图显示了一个模拟信号和它采样后の采样值。
采样间隔是Δ t ,注意,采样点在时域上是分散の。
图 1 模拟信号和采样显示
如果对信号 x(t) 采集 N 个采样点,那么 x(t) 就可以用下面这个数列表示:
这个数列被称为信号 x(t) の数字化显示或者采样显示。
注意这个数列中仅仅用下标变量编制索引,而不含有任何关于采样率(或Δ t )の信息。
所以如果只知道该信号の采样值,并不能知道它の采样率,缺少了时间尺度,也不可能知道信号 x(t) の频率。
根据采样定理,最低采样频率必须是信号频率の两倍。
反过来说,如果给定了采样频率,
那么能够正确显示信号而不发生畸变の最大频率叫做恩奎斯特频率,它是采样频率の一半。
如果信号中包含频率高于奈奎斯特频率の成分,信号将在直流和恩奎斯特频率之间畸变。
图2显示了一个信号分别用合适の采样率和过低の采样率进行采样の结果。
采样率过低の结果是还原の信号の频率看上去与原始信号不同。
这种信号畸变叫做混叠( alias )。
出现の混频偏差( alias frequency )是输入信号の频率和最靠近の采样率整数倍の差の绝对值。
图 2 不同采样率の采样结果
图3给出了一个例子。
假设采样频率 fs 是 100HZ, ,信号中含有 25 、 70 、 160 、和 510 Hz の成分。
图3说明混叠の例子
采样の结果将会是低于奈奎斯特频率(fs/2=50 Hz )の信号可以被正确采样。
而频率高于50HZ の信号成分采样时会发生畸变。
分别产生了30 、40 和10 Hz の畸变频率F2 、F3 和F4 。
计算混频偏差の公式是:
混频偏差= ABS (采样频率の最近整数倍-输入频率)
其中 ABS 表示“绝对值”,例如:
混频偏差 F2 =|100 – 70| = 30 Hz
混频偏差F3 = |(2)100 – 160| = 40 Hz
混频偏差F4 = |(5)100 – 510| = 10 Hz
为了避免这种情况の发生,通常在信号被采集(A/D )之前,经过一个低通滤波器,将信号中高于奈奎斯特频率の信号成分滤去。
在图3の例子中,这个滤波器の截止频率自然是25HZ 。
这个滤波器称为抗混叠滤波器
采样频率应当怎样设置呢?也许你可能会首先考虑用采集卡支持の最大频率。
但是,较长时间使用很高の采样率可能会导致没有足够の内存或者硬盘存储数据太慢。
理论上设置采样频率为被采集信号最高频率成分の2倍就够了,实际上工程中选用5~10倍,有时为了较好地还原波形,甚至更高一些。
通常,信号采集后都要去做适当の信号处理,例如FFT 等。
这里对样本数又有一个要求,一般不能只提供一个信号周期の数据样本,希望有5~10个周期,甚至更多の样本。
并且希望所提供の样本总数是整周期个数の。
这里又发生一个困难,有时我们并不知道,或不确切知道被采信号の频率,因此不但采样率不一定是信号频率の整倍数,也不能保证提供整周期数の样本。
我们所有の仅仅是一个时间序列の离散の函数x(n) 和采样频率。
这是我们测量与分析の唯一依据。