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板卡选择参数

来源:机房360 作者:GOCN编辑 更新时间:2013-1-5 14:40:16

摘要:1.取样频率,2.输入信号的范围和增益,3.平均化。

  1.取样频率

  连续的信号若要通过数字来处理,以有限的数字组合表示无限的连续信号,这就是取样。如果取样频率(也就是每一秒钟的取样数)够高的话,还原为原始信号时还是可以清楚地表达出原始信号所代表的信息的。取样频率越高还原后越是接近原始信号。所以拥有无限高的取样频率是最完美的数据采集卡-一一当然这是不可能达到的。根据耐奎斯特采样理论,原始信号要被完整地表达出来,取样频率至少需要是最高信号频率的两倍以上。例如,信号的最高频率为IMHz,那么为了采集到的数据能够准确地反映原始信号的频率特性,要求数据采集频率(Sample Rate)至少应该为2MHz。

  在开始取样〈起始触发信号)之后,采集卡按照程序的设置开始取样,将所取得的数据放入内存。在终止触发信号产生以前,取样操作会一直进行,而被记录下来的数据会以循环的方式记录在内存。当设置的数据存储区域存满后,新数据就会将旧数据覆盖,一直检测到停止的信号后,卡才停止。

  数据采集卡使用每秒钟取样的数据点作为该采集卡所拥有的取样速率。例如卡上标明l∞Ik/s,即表示该卡每秒钟可以取样100k(10万〉个取样点,通常这个速率表示该卡在单一 通道下的最高数据采集速率,所拥有的采集通道通常是8个或是16个以上,因此将采集频率平均分配到各个通道,每个通道可以分配到的采集速率自然就下降了。

  卡的取样速率较高时,此卡的价格通常也比较高,此DAQ卡在同一个时间内可以取得的数据量当然也就比较高。取得较高的数据量除了可以查看的信号频宽较大之外,还得考虑在编写程序的过程中所隐含的内存需求量的问题。因为较大的数据量势必需要较大的内存空间来存储这些取得的数据。

  采样率决定了模/数变换的速率。采样率高,则在一定时间内采样点就多,对信号的数字表达就越精确。采样率必须保证一定的数值,如果太低,则精确度就很差。

  2.输入信号的范围和增益

  信号输入到采集卡的通道时,必须符合采集卡规定的电压范围才能被正确地采集。输入的电流不能太大,一般必须在20mA以内,太大的电流必须先经过特殊的处理才能进到采集通道,否则可能会对数据采集卡造成损害。

  输入范围是指数据采集卡能够量化处理的最大、最小输入电压值。数据采集卡提供了可选择的输入范围,它与分辨率、增益等配合,以获得最佳的测量精度。

  分辨率是模擞转换所使用的数字位数。分辨率越高,输入信号的细分程度就越高,能够识别的信号变化量就越小。增益表示输入信号被处理前放大或缩小的倍数。给信号设置一个增益值,就可以实际减小信号的输入范围,使模数转换能尽量地细分输入信号。

  总之,输入范围、分辨率以及增益决定了输入信号可识别的最小模拟变化量。此最小模拟变化量对应于数字量的最小位上的变化,通常叫做转换宽度(Code width)。其算式为:

  输入范围/(增益X2N) (N=分辨率)                         (4-1)

  例如: 16位分辨率的板卡,那么该板卡能够分辨的最小单位即为:分辨率=最小分辨单位=板卡选择的量程/216

  实际上,这个分辨率是板卡上的AID转换芯片的转换精度,并不代表板卡本身实际采集数据能够达到的精度,通常板卡的采集精度会有另外的说明。例如: 0.03 X FSR士lLSB一一-满量程的百分比再加减一个最小分辨单位。板卡的精确度的标注实际上更值得工程师们注意。

  让小范围变动的信号可以得到更高的准确度,采集卡就有增益(GaZn)设置。通过增益值的设置,我们可以使所测量的小电压范围信号更准。

  由此可知,如果待测量的信号范围较小,我们可以通过设置增益值的方式将测量的电压范围缩小(从另一个角度来看,这也是将输入的信号作等比例放大),使得模拟转换为数值的分辨率可以更有效地被利用。

  3.平均化

  噪声将会引起输入信号畸变。噪声可以是计算机外部的或者内部的。要抑制外部噪声误差,可以使用适当的信号调理电路,也可以增加采样信号点数,再取这些信号的平均值以抑制噪声误差。

  责任编辑:GOCN

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