数据采集卡的分类及具体应用
数据采集卡及基于板卡的测控系统
还有其它一些专用I/O板卡，如智能接口卡、虚拟存储板 （电子盘）、信号调理板、专用（接线）端子板等，这些种 类齐全、性能良好的I/O板卡与IPC配合使用，使系统的构成 十分容易。
PCI-5121智能CAN接口卡
常用的数据采集卡
1．模拟量输入卡（A/D卡）
在工业测控系统中，输入信号往往是模拟量，这就需要一个装置把 模拟量转换成数字量，各种A/D芯片就是用来完成此类转换的。在实际 的计算机测控系统中，不是以A/D芯片为基本单元，而是制成商品化的 A/D板卡。
大部分数据采集应用实例都使用了驱动软件。软 件层中的驱动软件可以直接对数据采集件的寄存器 编程，管理数据采集硬件的操作并把它和处理器中 断，DMA和内存这样的计算机资源结合在一起。驱 动软件隐藏了复杂的硬件底层编程细节，为用户提 供容易理解的接口。
系统特点
基于PC的DAQ系统（简称PCs）的基本特点 是，输入输出装置为板卡的形式，并将板卡直接 与个人计算机的系统总线相连，即直接插在计算 机主机的扩展槽上。这些输入输出板卡往往按照 某种标准由第三方批量生产，开发者或用户可以 直接在市场上购买，也可以由开发者自行制作。 一块板卡的点数（指测控信号的数量）少的有几 点，多的可达24点、32点甚至更多。
6．执行机构
它的作用是接受计算机发出的控制信号， 并把它转换成执行机构的动作，使被控对象 按预先规定的要求进行调整，保证其正常运 行。生产过程按预先规定的要求正常运行， 即控制生产过程。
7．外围设备
主要是为了扩大计算机主机的功能而配置 的。它用来显示、存储、打印、记录各种数 据。包括输入设备、输出设备和存储设备。
注意：在用手持板卡之前，请先释放手上 的静电（例如：通过触摸电脑机箱的金属 外壳释放静电），不要接触易带静电的材 料（如塑料材料），手持板卡时只能握它 的边沿，以免手上的静电损坏面板上的集 成电路或组件。
采集卡原理
采集卡原理
采集卡是一种用于采集数据的设备，它能够将各种传感器、仪器和设备中的数据采集并传输到计算机或控制系统中进行处理。
采集卡的原理是通过接口电路和采样电路来实现数据的采集和转换。
接口电路是采集卡和外部设备之间的桥梁，它能够通过物理接口与外部设备进行连接。
常见的接口类型有串口、并口、USB、以太网等。
接口电路能够将外部设备发送的信号或数据转换为计算机可识别的电压或数字信号。
采样电路是采集卡中的重要组成部分，它负责将接口电路接收到的模拟信号进行采样和转换。
采样电路通常由模拟前端电路、采样器和模数转换器组成。
模拟前端电路用于对输入信号进行放大、滤波和校准，以保证采样的准确性和精度。
采样器则按照预定的采样频率对输入信号进行离散采样，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
最后，模数转换器将离散的数字信号转换为计算机可以处理的数字数据。
整个采集过程中，采集卡需要根据设定的采样频率和精度对输入信号进行采集和转换，并根据采集的数据进行存储或传输。
一些高级的采集卡还具有数据缓存和时钟同步功能，以确保数据的准确性和一致性。
总的来说，采集卡通过接口电路和采样电路实现数据的采集和转换。
它广泛应用于科学研究、工业自动化、仪器仪表等领域，为数据采集和处理提供了便利和可靠的工具。
采集卡
采集卡又称视频捕捉卡，用它可以获取数字化视频信息，并将其存储和播放出来。
很多视频采集卡能在捕捉视频信息的同时获得伴音，使音频部分和视频部分在数字化时同步保存、同步播放。
视频采集卡，英文全称为：“Video Capture Card”，其功能是将视频信号采集到电脑中，以数据文件的形式保存在硬盘上。
视频捕获设备--视频采集卡是我们进行视频处理必不可少的硬件设备，通过它，我们就可以把摄像机拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算机中，利用相关的视频编辑软件，对数字化的视频信号进行后期编辑处理、比如剪切画面、添加滤镱、字幕和音效、设置转场效果以及加入各种视频特效等等，最后将编辑完成的视频信号转换成标准的VCD、DVD 以及网上流媒体等格式，方便传播。
编辑本段分类1、视频采集卡从视频信号源和采集卡的接口来分，视频采集卡共分为两大类：一类是模拟采集卡，另一类是数字采集卡。
模拟采集卡通过A V或S端子将模拟视频信号采集到PC中，使模拟信号转化为数字信号，其视频信号源可来自模拟摄像机、电视信号、模拟录像机等。
数字采集卡通过IEEE1394数字接口，以数字对数字的形式，将数字视频信号无损地采集到了PC中，其视频信号源主要来自DV（数码摄像机）及其它一些数字化设备。
模拟采集卡与数字采集卡的一个重要区别就是：使用数字采集卡，在采集过程中视频信号没有损失，可以保证得到与原始视频源一模一样的效果，而使用模拟采集卡则视频信号会有一定程度的损失。
有人曾形象地作了一个类比：模拟采集类似于利用录像机翻录影带，翻录的子带总是不如母带清晰，如果再利用子带翻录，效果会更差;而数字采集就像用电脑拷贝数据文件一样，无论复制多少次，复制的文件与原文件都完全一样的，没有任何区别。
二合一采集卡，指的是数字模拟采集卡，A V+DV采集卡。
数字输入输出，模拟接口输入（DV/A V/S-video），全接口板卡。
2、采集卡按照其用途可以分为广播级视频采集卡，专业级视频采集卡，民用级视频采集卡。
DSP10 路 422 数据采集卡 使用说明
DSP1010路422数据采集卡使用说明DSP一、功能1、ADC输入电压范围-5V~+5V差动。
2、10个独立的AD通道。
3、每通道采样率64Ksps，1ms采集数据64个样点、用FPGA去掉一个最大值和一个最小值后的62个值平均滤波。
4、每1ms用中断方式告诉DSP取走数据。
5、DSP算后的数据写给FPGA的FIFO，FPGA发现FIFO不为空就用两个串口把数据送出去直到FPGA发现FIFO为空。
6、采集板的两个RS422串口波特率为230.4k。
7、晶振精度高于10PPM。
8、6路计数器，记数频率为256K;每路计数器为加计数；每路计数器的计数长度3字节。
9、板子直径为78mm；高度小于12mm。
10、采集板功耗小于500MA,+5V11、采集板存历史数据Flash4M字节。
用于存DSP算后通过串口已经发出的数据，存之前对FALSH进行删除。
12、DSP代码存储器Flash。
13、采集板带DSP选用TMS320C6720。
DSP源代码对用户开放。
14、AD的输入阻抗大于2M欧。
15、保证极限状况下,+5V电源输入实际电压以下60mv的输入信号经跟随器后的失真度小于1%。
16、功能框图：二、设计思路1、系统框图与工作方式参考一、16、功能框图：工作方式：（1）开始和停止：由DSP或两个RS422口向FPGA送入0XAA，系统就开始采集和计数，送入0X55，就停止工作，FPGA对外的三个界面（DSP 的SPI2；两个RS422口）都可以操作系统，最后操作的一个有效。
（2）实时数据上传：开电后默认，一旦开始采集DSP算后的数据交给FPGA后都通过个RS422传走，字节号说明1到3包标识”adi"4到6第一通道的算后值（先低后高字节）7到9第二通道的算后值10到12第三通道的算后值13到15第四通道的算后值16到18第五通道的算后值19到21第六通道的算后值22到24第七通道的算后值25到27第八通道的算后值28到30第九通道的算后值31到33第十通道的算后值（3）计数器的控制：一旦开始采集DSP和两个RS422，任何一个向系统发OX25，系统就将当前的计数值发一次给他。
数据采集卡采集工具使用说明
数据采集卡采集工具使用说明1. 数据采集工具界面：2. 打开采集工具接入USB数据采集卡后，采集工具会自动查找系统接入USB设备，左图为连接数据采集卡成功。
右图为没有接入数据采集卡，没有接数据采集卡前采集工具的上的所有功能为不可以操作。
未接入采集卡，功能为不可以操作：3. 选择数据采集卡输出路径，点击如图下所示：勾选“采集数据结束后自动打开文件”复选项后结束采集后会自动的打开采集数据文件。
4. 采集参数设置：A.采集间隔时间（毫秒）：采集每次数据点之间的等待时间设置，设置为0表示不等待连续采集数据。
B.采集数据量（个）：最大采集数量值，采集到最大值后程序自动停止结束。
勾选“勿略采集最大量值，连续采集”复选框后此设置将无效。
采集结束在点击“停止采集”按键后结束。
C.数据存储深度（个）：存储深度主要解决实时显示数据软件所占用的时间，存储深度值越大显示数据越慢，此显示速度慢不影响正常采集速度，只是影响显示速度。
如采集时频率比较慢时需要设置采集间隔时间，把存储深度设置为1表示实时值。
D.采集接入模式：采集模拟分为三种：模拟输入（单极性），差分输入，真双极输入。
模拟输入只能采集大于0V以上的电压值，不能采集负电压。
差分输入可以测试正负电压，测试正负电压需要按差分方式接线，差分方式接线与地线无关。
真双极输入可以测试正负电压，可以直接测试负电压。
采集工具会根据采集卡类型显示不同的输入模式，工具只会显示支持的模式选择项。
详细支持输入模式请参考产品说明书参数规格。
E.采集卡输入通道：输入通道表示采集卡指定的采集通道，不同型号采集有不同数量的采集通道。
采集卡支持：单通道采集和全通道采集功能。
全通道采集功能可以勾选“同时采集所有通道”复选框。
F.采集量程选择：不同类型采集卡支持不同的量程选择，详细参数可以参考用户说明。
5.清空列表数据点击“清空列表数据”按键后会清除列表数据，注意：清空后的数据不可恢复：6.数据采集：点击“开始采集”按键后采集工具自动开始采集数据，点击“停止采集”后程序自动停止并保存采集数据。
采集卡的选择和主要参数
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。
采集卡用途
采集卡用途采集卡是一种用途广泛的电子设备，用于采集各种物理量或信号，并将其转换为数字信号，以便计算机或其他设备进行处理和分析。
采集卡通常由模拟前端电路、数模转换电路、接口电路和连接电路等组成。
它可以与传感器、仪器、设备等进行连接，实时采集和处理数据。
采集卡的主要用途包括以下几个方面：1. 科学实验和研究：科研人员可以利用采集卡来收集各种物理量或信号，如温度、压力、光强、电流、电压等。
通过采集卡，实时将这些数据转换成数字信号，然后进行分析和研究，以便得出科学实验的结论和研究成果。
2. 工程监测和控制：在工程领域中，采集卡可以与各种传感器和执行器相结合，用于工程监测和控制。
例如，在建筑结构监测中，采集卡可以连接应变传感器，实时采集和记录结构的应变数据，以评估结构的安全性。
在工业自动化领域，采集卡可以与PLC（可编程逻辑控制器）相结合，实时采集和处理各种信号，控制和调节生产过程。
3. 数据采集和分析：采集卡可以与各种数据源相连，如传感器、数据存储设备等，用于数据的采集和分析。
例如，在环境监测中，采集卡可以与传感器连接，实时采集和记录环境参数，如温度、湿度、气体浓度等。
这些数据可以被用来分析和研究环境变化，为环境保护和预警提供有力的依据。
4. 仪器仪表和设备控制：采集卡可以用于控制和连接各种仪器仪表和设备，实现数据的采集和传输。
例如，在医疗仪器中，采集卡可以与生物传感器相连，实时采集和记录患者的生理参数，如心率、血压、呼吸等。
这些数据可以为医生提供辅助诊断和治疗的依据。
5. 教学和学习：采集卡可以用于科学实验教学和学习。
教师可以利用采集卡演示实验过程，让学生了解和学习实验原理和数据处理方法。
学生也可以利用采集卡进行科学探究，开展自己的科学实验和研究，提高实践能力和创新能力。
总之，采集卡作为一种数据采集和处理设备，具有广泛的用途。
它可以与各种传感器和设备配合使用，实现数据的采集、传输、处理和控制。
无论是在科学研究、工程应用、数据分析还是教学学习等领域，采集卡都发挥着重要的作用，为人们的工作和学习提供了便利和支持。
ni采集卡 相位差
ni采集卡相位差一、什么是ni采集卡1.1 ni采集卡的定义ni采集卡是指由国际知名仪器仪表公司National Instruments（以下简称NI）生产的数据采集卡。
它是一种用于采集和处理各种信号的硬件设备，具有高精度、高速度和高可靠性的特点。
1.2 ni采集卡的应用领域ni采集卡广泛应用于科学研究、工程测试、检测控制等领域。
例如，它可以用于振动分析、声学测量、光学测试、温度测量等。
在工业控制系统中，ni采集卡也被用于数据采集和实时控制。
二、相位差的概念2.1 相位差的定义相位差是指两个信号之间的相位差异。
在波动和振动的描述中，信号的相位差描述了两个波形的偏移程度。
正常情况下，两个信号的相位差应该是固定的，但在实际应用中，由于各种因素的影响，相位差可能会产生变化。
三、ni采集卡在相位差测量中的应用3.1 ni采集卡的相位差测量原理ni采集卡可以通过接收和处理多个信号，进行相位差的计算和分析。
它利用高速采样、精确计时和灵活的数据处理能力，能够准确地测量信号的相位差。
3.2 ni采集卡在声学领域中的应用在声学领域中，相位差的测量非常重要。
例如，在音频工程中，相位差可以用来判断声音信号的合成效果和相位失真程度。
ni采集卡可以通过连接麦克风和扬声器，实时采集声音信号，并对其进行相位差分析，从而为声音调试和优化提供参考。
3.3 ni采集卡在振动分析中的应用在振动分析中，相位差的测量可以用来判断机械系统的运动状态和稳定性。
ni采集卡可以连接加速度传感器和振动台，实时采集振动信号，并通过相位差的计算和分析，得出机械系统的运动特性和振动模态。
3.4 ni采集卡在自动测量系统中的应用在自动测量系统中，ni采集卡可以与其他设备配合使用，实现相位差的测量和控制。
通过采集和处理多个信号，ni采集卡可以对系统中的相位差进行动态监测和调整，从而提高测量系统的准确性和稳定性。
四、相位差测量中的注意事项4.1 信号源的选择在相位差测量中，选择合适的信号源非常重要。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PC814
41
信号的输出DO
42
非隔离输出DO
内部电源
负+ 载
43
隔离输出DO
内部电源
外部电源
负+ 载
44
45
4、计数器输入/输出
通道数目； 分辨率（16位，32位）； 基准时钟（10M）；
46
47
T/C基本定义
GATEer / Counter — 82C54
同步和轮询应用
温度采集 高速运转发动机曲轴的空间测量
26
６）、AI信号接入方式（单端接入）
27
６、AI信号接入方式（差分接入）
28
29
30
31
2、模拟量输出AO
分辨率（12位，16位等等）； 输出电压（0－5v/0－10v）； 通道数目（1、2）； 驱动能力(<20mA)； 输出频率
20
４）、板卡AI的通道个数
根据模拟量的输入数量确定. 常见的通道数量为１６／３２ 如仓库温度控制
21
22
５）、AD板卡多通道采样同步与轮 询
– 同步采样
板卡采用多个A/D芯片，不同通道采用同一时钟 保证不同通道的采样时间相同（信号同步）
– 轮询采样
只采用一个A/D芯片，通过多路转换开关实现不同 通道的切换
１0mm／0.001mm＝10000 １0mm／214＝0.00061mm １0mm／216＝0.00015mm14
15
２、板卡的A/D的采样频率
足够的采样率下的采样结果
过低采样率下的采样结果
16
【例】车轮圆周形状测量
车轮直径300-500mm，电机转速600转／MIN 圆周上每0.1mm取得一个有效值,计算所需板卡的采样频率
数据采集卡的分类 及具体应用
1
数据采集原理及应用
一、 数据采集卡的分类 二、 数据采集的选择和应用 三、 数据采集卡的控制
2
数据采集原理及应用
3
一、数据采集卡的分类（接口）
PCI总线 PC-104总线
ISA总线 CPCI总线4
PCI与ISA识别
5
数据采集卡的分类（功能）
模拟量输入（AI）
AO运用－交流电机速度控制
15000转／212＝3.7转
０－１０V
变频器
０－15000转
M
36
37
3、数字量输入输出DI/DO
通道数目（16、32）； 隔离/非隔离； 输入电压范围和输出驱动能力
38
信号的输入DI
39
非隔离输入DI
40
隔离输入DI
外部隔离输入
1.2K Ohm
板卡内部
已知长度的脉冲 GATE
输入信号
CLK
N
OUT
50
1秒
输入信号
GATE
OUT
CLK N
计数器值N由3000减为1000
CLK端输入脉冲信号频率为2K
51
测量GATE输入脉冲信号宽度
设置计数初值N 将已知长度(t)的方波或脉冲输入至CLK，待测信号
输至GATE 测量脉冲过程中的计数，即可算得输入信号的时间
12
1）、板卡AI分辨率 Accuracy/Resolution
目前常见板卡AD转换精度为: 12bit / 14bit / 16bit
13
【例】计算板卡所需的AD转换精度
已知位移传感器量程
0－10mm
转换后输出电压范围为 0－10V
板卡AI输入的电压范围为 0－10V
要求位移采样精度
0.001mm
– GATE：门控信号。只有当GATE为H时计数 – CLK：时钟。每输入一个脉冲计数值减1 – OUT：计数输出。当计数到一定值时改变状
态。状态的改变由工作方式决定
48
49
测量CLK端输入信号频率
– 设置计数初值N
– 将已知长度(T)的脉冲输入至GATE，待测信号 输至CLK
– 测量T时间中的计数，即可算得输入信号的频率
例如：输入电压范围： +/-10V, 普通增益 可选择的输入电压范围： +/-10V, +/-5V, +/-2.5V, +/-1.25V
19
【例】计算位移测量精度
已知位移传感器量程 0－10mm
转换后输出电压范围为 0－５V
板卡AI输入的电压范围为 0－10V
板卡AI转换精度为
16bit
１0mm／32768＝0.00030mm
模拟量输出(AO)
数字量I/O (DI/DO)
计数/计频(COUNT)
6
数据采集卡实物
7
数采卡和传感器的连接
8
9
10
二、 数据采集卡的选择和应用
模拟量输入AI 模拟量输出AO 数字量输入/输出DI/DO 定时器/计数器T/C
11
1、模拟量输入AI
通道数目（8、16）； 分辨率（12位，14位，16位等等）； 信号接入方式（单端接入／差分接入） 输入范围（增益）； 采样速率（250k）； 异步或同步采集
存在通道转换时间
23
A/D多通道采集---轮询采样
轮询采样
模拟 信号
多
路
+
选
_
A/D n 数据
转换器
缓冲区
择
A/D 触发信号
中断信号
24
A/D多通道采集--同步板卡
A/D触发信号
同步采样
模拟
+
信号
_
模拟
+
信号
_
A/D n 转换器
A/D n 转换器
数据 缓冲区
…
模拟
+
信号
_
A/D n 转换器
25
32
【例】板卡AO通道输出范围0－10V, 分辨率为 12/16位，求输出的最小单位电压大小。
10V/212=10V/4096=0.002441V=2.441mv 10V/216=10V/65536=0.00015V=0.15mv 分辨率越高，可以改变输出的电压就越小
33
分辨率－－输出频率
34
35
（500×3.14／0.1）×（600／60）=150k
17
18
３）、AI输入范围与增益
单极性与双极性 双极性： e.x. -10V ~ +10V (20V范围) 单极性： e.x. 0V~+5V (5V范围) 跳线设置或编程设置
可编程增益 对于大信号应用： 普通增益（1,2,4,8） 对于小信号应用： 高增益（1,10,100,1000
输入信号
GATE
OUT
已知长度的脉冲 CLK
N
52
输入信号
GATE
CLK N
OUT
频率：1K
计数器值N由3000减为1000
GATE端输入信号宽度为2000ms
53
数据采集卡说明书解读
54
55
56
四、 数据采集板卡编程控制
支持的操作系统：DOS、WINDOW95/98/2000/XP 提供如下系统的测试工具与例程：DOS、WINDOW95/98/2000/XP 支持的编程语言：VC++、VB、C++Builder、Delphi、TC 提供操作函数与控件（DLL） 支持的软件工具：Labview、Mathworks、MATLAB、组太王