数据采集卡分类与应用
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。
阿尔泰RTU-6100数据采集卡在油井数据远程测控系统中的应用
阿尔泰RTU-6100数据采集卡在油井数据远程测控系统中的应用一、开发背景：油田油井数量多且分布范围由几十至上百平方公里，分布比较零散，目前大多采用人工巡井方式，由人工每日定时检查设备运行情况并记录采油数据。
这种方式必然增加工人劳动强度，并且影响了设备监控与采油数据的实时性，甚至准确性。
并且当抽油机、电泵出现故障时不能及时发现，得不到有效监控，防患和控制。
针对上述问题，北京阿尔泰为某石油公司提供的RTU6100系列产品，能够实时在线监测油井参数电流、电压、井口温度、压力等，可以对抽油机的各种故障进行实时诊断，及时发现故障并报警。
能远程控制抽油机的启停。
随时查询油井运行参数，并实现参数远传和网上资源共享。
二、系统基本构成：系统工程中应用到的设备：RTU6100：4路差分或8路单端模拟量输入(可选电压和电流输入方式)；4路模拟量输出，共32路,可每8路配置数字量输入输出；DAM-3503：三相全参数交流电量采集模块三、系统功能：系统主要用DAM-3503采集抽油机三相电压、电流、有功功率、功率因数、日用电量、累计电量；用RTU-6100采集油井井口回压、井口温度、光杆载荷、停机等参数，对抽油机井停机、参数越限、抽油杆断脱、抽油杆卡死等异常状况给出报警信息。
具有数据掉电保护功能，可长期保存设定参数及历史数据。
通过GPRS网络远程实现对抽油机的负荷超限停机控制，定时启动控制。
四、组态软件的应用阿尔泰科技与众多优秀的组态软件公司有着密切的合作，免费为我们客户提供阿尔泰全线产品的驱动，通过组态软件可以自动记录抽油机工作过程，开机时间和停机时间累计，保存历史信息。
具有静态数据浏览和编辑等功能：包括抽油机型号、配置电机型号、油井井号、冲程、线路名称、量程、报警上、下限、油井井况等方面的数据，并能添加新开油井、删除停产油井、修改作业井的基本数据。
还具有示功图、电流图（或功率图）、电流、电压、温度、压力等参数的实时趋势、历史趋势监视功能，可方便地了解长时间的参数变化情况，1阿尔泰RTU-6100数据采集卡在油井数据远程测控系统中的应用免费咨询热线：400—860—3335方便快速分析。
信息采集技术-数据采集卡(精)
信息采集技术-数据采集卡
3 分类
基于PC总线的板卡种类很多，其分类方法也有很多种。按照板卡处理信号的不同 可以分为模拟量输入板卡(A/D卡)、模拟量输出板卡(D/A卡)、开关量输入板卡、开关 量输出板卡、脉冲量输入板卡、多功能板卡等。其中多功能板卡可以集成多个功能， 如数字量输入/输出板卡将模拟量输入和数字量输入/输出集成在同一张卡上。根据总 线的不同，可分为PXI/CPCI板卡和PCI板卡。 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。
人计算机。
信息采集技术-数据采集卡
2 起源
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为了满足IBM-PC机及其兼容机用于数据采集与控制的需要，国内外许多厂商生产了各种各 样的数据采集板卡（或I/O板卡）。这类板卡均参照IBM-PC机的总线技术标准设计和生产，用户 只要把这类板卡插入IBM-PC机主板上相应的I/O扩展槽中，就可以迅速方便地构成一个数据采集 与处理系统，从而大大节省了硬件的研制时间和投资，又可以充分利用IBM-PC机的软硬件资源 ，还可以使用户集中精力对数据采集与处理中的理论和方法进行研究、进行系统设计以及程序 的编制等。
4
信息采集技术-数据采集卡
4 主要类型
在工业现场，我们会安装很多的各种类型的传感器，如压力的、温度的、流 量的、声音的、电参数的等等，受现场环境的限制传感器信号如压力传感器输出 的电压或者电流信号不能远传或者因为传感器太多布线复杂，我们就会选用分布 式或者远程的采集卡（模块）在现场把信号较高精度地转换成数字量，然后通过 各种远传通信技术（如485、232、以太网、各种无线网络）把数据传到计算机或 者其他控制器中进行处理。这种也算作数据采集卡的一种，只是它对环境的适应 能力更强，可以应对各种恶劣的工业环境。
使用多通道数据采集卡的实验方法
使用多通道数据采集卡的实验方法随着科技的不断进步，数据采集在许多领域中扮演着重要的角色。
多通道数据采集卡的出现，使得同时采集多个信号成为可能。
本文将介绍使用多通道数据采集卡的实验方法，帮助读者更好地了解和应用这一技术。
1. 什么是多通道数据采集卡多通道数据采集卡是一种硬件设备，用于采集多个信号。
它通常包括多个输入通道、模拟至数字转换器（ADC）、时钟源和接口等组件。
通过连接传感器、测量设备等到不同的通道上，数据采集卡可以将多个信号同时转换为数字信号，并提供给计算机进行存储、处理和分析。
2. 数据采集前的准备工作在进行实验之前，我们需要做一些准备工作。
首先，明确实验目的和所需的采集信号类型。
例如，如果需要监测温度和湿度，我们需要选择合适的传感器，并将它们连接到数据采集卡的相应通道上。
其次，确保数据采集卡和计算机之间的连接正常。
一般来说，数据采集卡通过USB、PCIe等接口与计算机连接。
根据设备型号和接口类型，我们可以选择合适的连接线缆，并确保稳定的连接。
另外，对于模拟信号的采集，我们需要进行校准和滤波处理。
校准可以提高信号的测量精度，滤波处理可以减少噪音对信号的干扰。
因此，在实验开始之前，我们应该对采集卡的设置进行调整，并根据需要进行校准和滤波操作。
3. 实验过程及应用案例在实验过程中，我们可以使用软件或编程语言来控制和接收数据。
许多数据采集卡提供了自带的软件，可以用于实时数据监测和保存。
此外，我们也可以使用LabVIEW、Python等编程语言进行数据采集和处理。
对于应用案例，我们以心电信号采集为例进行说明。
在实验中，我们可以将心电传感器连接到多通道数据采集卡的相应通道上，然后通过软件接收和记录心电信号。
通过设置采样频率和时间间隔，我们可以获取不同时间段内的心电数据。
然后，我们可以使用信号处理算法对心电信号进行滤波、去噪、心律分析等操作，以获得更有用的信息。
除了心电信号的采集，多通道数据采集卡还可以应用于许多其他领域，如振动分析、声音信号处理、工业自动化等。
如何选择数据采集卡
如何选择数据采集卡？
选择数据采集卡3个基本指标就：是通道数、采样率和分辨率。
选型的关键还是看您用数据采集卡做什么用，千万不要盲目选择数据采集卡。
因为不同的数据采集卡用的地方不同，首先你要确定你的用途，知道用处了才能更好的选型。
用途确定后，查找相应匹配的数据采集卡，查看其参数是否适合你的需求，把不同型号的采集卡作对比，这样才可以挑选出更适合你的。
数据采集板的应用与这些关键词息息相关：
USB采集USB高速采集USB同步采集多通道采集
USB数据采集板USB数据采集卡USB数据采集器
加速度传感器野外数据采集便携式采集器16位AD
USB2.0采集USB2.0接口采集器采集板
便携仪器加速度采集振动采集振动分析波形记录波形分析
爆炸分析地震分析瓦斯爆炸油污分析紫外线油污探测
以西安达泰USB接口高精度数据采集卡为例，其产品为16位高精度USB2.0接口采集卡，型号为DTE3216就意味着这类采集卡A/D转换器分辨率为16bit，数据传输是通过USB 接口，适合于便携式仪器，高精度实时采集。
如果需要采集高速模拟信号，可以选择DTE0820多通道同步采集板，8通道，20MHz 采样率。
TP1608数据采集卡使用手册说明书
目录一、概述 (1)二、功能特点 (2)三、技术指标 (3)3.1.数据采样口 (3)3.2通讯接口 (3)3.3机械特性 (4)3.4电源要求 (4)3.5环境 (4)3.6认证资料 (4)四．安装与接线 (5)4.1模块安装 (5)五、通讯设置及通讯协议 (8)5.1ADVANTECH通信协议 (8)5.2MODBUS通信协议 (11)六、软件驱动的安装 (12)七、系统软件使用说明 (13)7.1系统概述 (13)7.2运行环境 (13)7.3软件安装 (13)7.4界面介绍 (14)7.5主菜单栏 (14)7.6工具栏 (14)7.7显示主窗口 (14)7.8建立设备和通讯设置 (15)7.9历史数据 (20)7.10系统退出 (23)八、故障分析与排除 (24)一、概述TP1608采集卡采用工业级双485和标准TPYE-C接口，1608外观时尚简约、小巧便携，可导轨安装。
主要应用于冶金、石油、化工、建材、造纸、食品、制药、热处理和水处理等各种工业现场。
多种功能测试(电压、电流、温度、湿度、压力、振动、频率、流量、液位）轻松实现数据采集、监控、记录、控制等。
本产品与电脑通讯配合上位机软件显示。
模块可以接收多种类型的电流、电压和电阻信号，实现温度、湿度、压力、液位、流量、成分以及力、力矩、位移等物理量的显示、记录、越限监控、报表生成、数据通讯、信号变送以及流量累计等功能。
二、功能特点●本产品显示信息量大、界面友好、操作简单，以下是主要功能及特点：采集卡内部嵌入20种类型信号采集，一个模块即可解决市面上大部分模拟信号采样，类型自由切换，只需一个采集卡就可完成温度、湿度、压力、流量、电压、电流、振动、光照等信号的采集工作●双485口，标准TPYE-C接口，多种协议选择，更好的为您所用，采集卡支持三种协议：modbus-rtu协议、研华Adam4017协议、主动上报协议●完美的隔离保护，更放心、安全的数据采集;电源与通道之间耐压3000VAC(50/60HZ)，通道与通道之间400VAC(50/60HZ)，380V交直流带电测试，无需做绝缘保护，采集口最大承受电压±15V。
采集卡介绍
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。
概念视频捕获设备--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AV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，AV+DV采集卡。
数字输入输出，模拟接口输入（DV/AV/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。
数据采集卡(待完善)
基础知识
方乐 2019年10月23日
什么是数据采集卡？
数据采集是指对设备被测的模拟或数字信号，自动采集并送到上 位机中进行分析、处理。
数据采集卡，即实现数据采集功能的计算机扩展卡，可以通过 USB、PXI、PCI、PCI Express、火线（1394）、PCMCIA、ISA、 Compact Flash、485、232、以太网、各种无线网络等总线接入计算 机。
采样频率：单位时间采集的数据点数，与AD芯片的转换一个点 所需时间有关，例如：AD转换一个点需要T=10us，则其采样频率 f=1/T为100K（即100kHz），即每秒钟AD芯片可以转换100K的数据 点数。常有100K、250K、500K、800K、lM、40M等。
03.技术参数（缓存）
缓存：主要用来存储AD芯片转换后的数据。带缓存板卡可以设 置采样频率，否则不可改变。缓存有RAM和FIFO两种。FIFO主要用 作数据缓冲，存储量不大，速度快；RAM一般用于高速采集卡，存储 量大，速度较慢。
01.分类（处理信号）
③：现在电能计量的常用方法是电能脉冲计量法，即使电能表转盘每 转一圈便输出一个或两个脉冲，用输出的脉冲数代替转盘转动的圈数， 并将脉冲量通过计数器计数后输入测控装置，由CPU进行存储、计算。
01.分类（总线PCI）
PCI是Peripheral Component Interconnect(外设部件互连标准)的缩 写，它是目前个人电脑中使用最为广 泛的接口，几乎所有的主板产品上都 带有这种插槽。PCI插槽也是主板带有 最多数量的插槽类型，在目前流行的 台式机主板上，ATX结构的主板一般 带有5～6个PCI插槽，而小一点的 MATX主板也都带有2～3个PCI插槽， 可见其应用的广泛性。
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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
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
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数据采集卡说明书解读
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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
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
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【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
１0mm／0.001mm＝10000
１0mm／214＝0.00061mm
１0mm／216＝0.00015mm
14
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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
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【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
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【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
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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
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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
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1）、板卡AI分辨率 Accuracy/Resolution
目前常见板卡AD转换精度为: 12bit / 14bit / 16bit
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【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
（500×3.14／0.1）×（600／60）=150k
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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
– 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
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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
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
Байду номын сангаас
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
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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
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
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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
GATE
CLK N
OUT
Timer / 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
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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）
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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
数据采集卡 的分类及应用
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
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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
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
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