微型计算机数据采集系统,数据采集系统

典型的微型计算机数据采集系统(见图)由传感器、放大器、滤波器、多路转换器、采样保持器、模/数转换器和微型计算机，以及应用软件等组成。①传感器是对系统所需要采集的过程变量进行检测，并变换成电信息。在过程控制和检测中，大量遇到的过程变量是随时间变化的物理量，如温度、湿度、压力、流量、位移、转速等。根据不同的功能传感器分为温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。②放大器一般采用微弱信号放大器，它放大传感器输出的弱小电信号，使其与模/数转换器的输入电压相匹配。③滤波器是选通某频率范围信号的器件。低通型的滤波器是具有频率选择功能的电感、电容谐振电路。④多路转换器是用来轮流切换各被测回路与模/数转换电路间的通路，以达到各被测回路分时占用公共的模/数转换电路的目的。⑤采样保持器是保持输入信号不变的电路。在模/数转换器的转换时间内，模拟信号应保持不变的数值，才能保证转换的精度。采样保持器通常由保持电容器、输入输出缓冲放大器和逻辑输入控制的开关电路等组成。⑥模/数转换器能把模拟量转换成数字量，它的集成电路芯片的种类繁多，可根据系统要求和芯片特性，选择模/数转换器芯片。系统应明确提出的要求有：模拟量输入范围、信号源阻抗值、输入电压极性、数字量输出的逻辑电平、码制的要求、允许的漏码、系统环境条件等。所选的模/数转换器应该满足的性能有：模拟量的输入范围和极性、线性误差和相对精度、分辨率、输出逻辑电平和数码形式、总转换时间、电压稳定性，以及运行温度等。⑦微型机是MDAS的核心部件。根据系统的数据采集速率、所需采集的信息量和数据存储容量、数据处理和计算的项目、数据输出的格式等因素，选用微型计算机的类别和型号(见微型计算机)。⑧应用软件包括模/数转换通道与微型计算机接口电路的初始化程序、数据采集存储程序、数据处理和计算程序、数据输出程序等。

典型的微型计算机数据采集系统的框图

数据采集速率取决于有限带宽模拟信号的最高频率厂max、由一路模/数转换器所能负担转换的模拟通道的数量N两个因素。实际的数据采集速率f0》N·fmax，通常要比采样定理要求的2N·fmax高2.5～5倍，即f0＝(5～10)N·fmax。为完成高速采集，要求模/数转换器具有较高转换速度，并缩短数据传送到微型机主存储器的时间。