什么是數(shù)據(jù)采集？數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)記錄儀的區(qū)別

數(shù)據(jù)采集，通常縮寫(xiě)為DAQ，有時(shí)縮寫(xiě)為DAS，廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域。數(shù)據(jù)采集用于在計(jì)算機(jī)控制下從傳感器和其他來(lái)源獲取數(shù)據(jù)，以將數(shù)據(jù)匯集在一起，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，然后對(duì)其進(jìn)行操作。

鑒于可以采樣和存儲(chǔ)的信號(hào)和參數(shù)種類繁多，數(shù)據(jù)采集涉及許多技術(shù)和技能。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以采取多種形式，從非常簡(jiǎn)單的DAQ系統(tǒng)到高度復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。它們還可以采用多種形式，從大型機(jī)架DAQ系統(tǒng)到緊湊型DAQ系統(tǒng)，有時(shí)USB DAQ系統(tǒng)可以提供理想的解決方案。

事實(shí)上，數(shù)據(jù)采集可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。事實(shí)上，有許多不同的DAQ設(shè)備可以滿足所有可能出現(xiàn)的各種要求。

可以測(cè)量許多參數(shù) - 從溫度到電壓，從應(yīng)變到流量等等。不同的DAQ傳感器可用于測(cè)量不同類型的參數(shù)，并且根據(jù)特定情況的需要，可以在一個(gè)整體系統(tǒng)中使用幾種不同類型的傳感器。

數(shù)據(jù)采集通常用于測(cè)量制造過(guò)程中需要監(jiān)控的不同參數(shù)，或者它們可用于監(jiān)控用于地質(zhì)監(jiān)控的大量傳感器，或者用于任何需要在中心位置或計(jì)算機(jī)中監(jiān)控大量傳感器的應(yīng)用。

與傳統(tǒng)的臺(tái)架測(cè)試系統(tǒng)不同，傳統(tǒng)的臺(tái)架測(cè)試系統(tǒng)使用示波器、頻譜分析儀、電壓表等進(jìn)行持續(xù)測(cè)量，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，定期從各種來(lái)源返回這些樣本，以查看趨勢(shì)，并確保制造工廠等過(guò)程正常運(yùn)行。

數(shù)據(jù)采集定義

在談?wù)摂?shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有一個(gè)基本的了解會(huì)有所幫助，而定義可能會(huì)有所幫助。

數(shù)據(jù)采集定義：

數(shù)據(jù)采集是對(duì)測(cè)量真實(shí)世界物理現(xiàn)象的信號(hào)進(jìn)行采樣的過(guò)程，隨后將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，由計(jì)算機(jī)及其相關(guān)軟件進(jìn)行處理。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的概念，DAQ
請(qǐng)注意，對(duì)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，許多輸入可能會(huì)同時(shí)接收到計(jì)算機(jī)中

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有許多不同的組件。不同的DAQ設(shè)備可以包括：傳感器、通信鏈路、DAQ模塊和卡、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)采集軟件等。所有這些不同的DAQ設(shè)備必須協(xié)同工作，才能構(gòu)成一個(gè)成功的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)記錄儀

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)記錄器在許多方面非常相似，但它們有一些細(xì)微的區(qū)別。

在研究數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，能夠理解它們之間的術(shù)語(yǔ)差異以及更適合其中一種而不是另一種應(yīng)用是很有幫助的。

對(duì)于不同類型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，沒(méi)有實(shí)際的硬性定義，但這里描述了一些已經(jīng)看到的定義。值得一提的是，不同的人和公司可能會(huì)有不同的看法。但是，了解不同類型的DAQ系統(tǒng)以及所使用的不同描述會(huì)有所幫助。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：DAQ系統(tǒng)往往用于要求更高的情況?？梢赃M(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)測(cè)量，因此DAQ系統(tǒng)能夠進(jìn)行高速和低速采樣。

由于對(duì)它們的要求，DAQ系統(tǒng)通常具有內(nèi)置或連接到它們的高性能計(jì)算機(jī)。通過(guò)這種方式，它們提供了最大的性能和靈活性，但需要額外的成本。盡管有許多緊湊型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可用，但這些系統(tǒng)可能位于較大的機(jī)架中。

數(shù)據(jù)采集設(shè)備：這種描述已被不止一個(gè)制造商使用，盡管它并不是特別普遍。為了完整起見(jiàn)，此處已將其包括在內(nèi)。

從本質(zhì)上講，這是一個(gè)比數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)更復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，但沒(méi)有基于機(jī)架的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的復(fù)雜性。它可能使用連接所有傳感器的單個(gè)設(shè)備 - 因此得名。這種類型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)比全機(jī)架系統(tǒng)成本更低，但比數(shù)據(jù)記錄器提供更多的功能。其中許多項(xiàng)目是USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)記錄儀：數(shù)據(jù)記錄器通常就是這樣 - 它們記錄數(shù)據(jù)。實(shí)際上，小型處理器甚至計(jì)算機(jī)的易用性意味著界限可能有點(diǎn)模糊，但數(shù)據(jù)記錄器往往更小，它們通常用于測(cè)量相對(duì)較慢的信號(hào)。許多旨在收集長(zhǎng)期數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以在較小的計(jì)算機(jī)上收集并通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送，甚至可以存儲(chǔ)在可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備（如閃存卡）中。

根據(jù)定義，數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)將具有一組更有限的輸入，這些輸入的格式往往更基本：電壓、電流、溫度，盡管也可以收集地質(zhì)數(shù)據(jù)以長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)許多項(xiàng)目。

雖然邊界和定義有點(diǎn)武斷，但它為可用的不同類型的數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了指南。

當(dāng)開(kāi)始以一種或另一種形式獲取數(shù)據(jù)時(shí)，值得一看什么最能滿足需求。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和設(shè)備以及數(shù)據(jù)記錄器都有其一席之地。選擇正確的格式將實(shí)現(xiàn)最佳的投資回報(bào)，并使其更易于使用和獲取所需的數(shù)據(jù)。從大型機(jī)架系統(tǒng)到小型或緊湊型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備或數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，都有廣泛的選擇。

數(shù)據(jù)采集測(cè)量

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以進(jìn)行任意數(shù)量的各種測(cè)量。這些測(cè)量通常測(cè)量模擬量。在將它們傳輸?shù)饺魏斡?jì)算機(jī)系統(tǒng)之前，它們需要采用數(shù)字格式。

使用DAQ系統(tǒng)可以測(cè)量大量不同的參數(shù) - 最常見(jiàn)的參數(shù)如下：

• 電壓
• 當(dāng)前
• 溫度
• 應(yīng)變
• 壓力
• 振動(dòng)
• 距離/位移
• 角度、轉(zhuǎn)速等
• 重量
• 數(shù)字信號(hào)
• 頻率或時(shí)間間隔

盡管有許多多輸入通用DAQ設(shè)備可以連接到各種不同類型的傳感器，但可以使用單獨(dú)的模塊或傳感器進(jìn)行不同的測(cè)量。

用于數(shù)據(jù)采集測(cè)量的傳感器通常返回電壓值，然后可以將其轉(zhuǎn)換為位移、溫度或任何被測(cè)量值。

通常，DAQ模塊和傳感器會(huì)使用某種形式的傳感器，并測(cè)量電壓等參數(shù)。這稱為主要測(cè)量值，然后將其轉(zhuǎn)換為所需的實(shí)際參數(shù)。通過(guò)這種方式，可以制造或獲得幾乎可以測(cè)量任何所需參數(shù)的DAQ模塊。

因此，可以獲得大量能夠測(cè)量幾乎任何東西的數(shù)據(jù)采集模塊。此外，還可以獲得可用于特殊傳感器設(shè)計(jì)的DAQ模塊。這樣，這些DAQ模塊可以針對(duì)特定傳感器的特定測(cè)量進(jìn)行定制。它們能夠滿足非常具體的要求。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由多個(gè)元件組成，這些元件可以進(jìn)行定制，以滿足任何給定情況的個(gè)性化要求。

雖然具有低傳感和數(shù)據(jù)速率的簡(jiǎn)單系統(tǒng)可能最適合數(shù)據(jù)記錄器，但需要快速數(shù)據(jù)采集和收集更多數(shù)據(jù)的大型應(yīng)用將需要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傾向于使用一種形式的機(jī)架系統(tǒng)作為基本硬件。這使得它們更容易針對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行定制，并在需要時(shí)重新配置。

為此，有幾家制造商制造了適合數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)采集的機(jī)架系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集卡和模塊

大多數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由一個(gè)機(jī)架模塊組成，該模塊裝滿了卡，以提供所需的各種測(cè)量功能。

這些卡顯然需要符合機(jī)械和電氣接口中使用的整個(gè)系統(tǒng)。

幸運(yùn)的是，所使用的機(jī)架系統(tǒng)通常是標(biāo)準(zhǔn)化的，并且模塊通?？蓮脑S多制造商處獲得，從而可以輕松選擇所需的模塊。

數(shù)據(jù)采集軟件

為了能夠以邏輯格式采集、存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)，可以使用專門(mén)的數(shù)據(jù)采集軟件。該數(shù)據(jù)采集軟件可以用多種語(yǔ)言編寫(xiě)，并且可以針對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行編寫(xiě)。或者，有許多專有的數(shù)據(jù)采集軟件包可用，可以代替使用這些軟件包。

專有數(shù)據(jù)采集軟件包的優(yōu)點(diǎn)是已經(jīng)進(jìn)行了所有開(kāi)發(fā)并遇到了問(wèn)題。雖然通常會(huì)收取軟件維護(hù)費(fèi)用，但這將比嘗試維護(hù)類似的“本地”數(shù)據(jù)采集軟件包要少得多。因此，許多公司選擇購(gòu)買他們的數(shù)據(jù)采集軟件，然后用它來(lái)為正在使用的特定系統(tǒng)開(kāi)發(fā)測(cè)試。

數(shù)據(jù)采集是測(cè)試和測(cè)量行業(yè)的一個(gè)非常重要的領(lǐng)域。從電子制造到化學(xué)工程、機(jī)械制造以及更多樣化的應(yīng)用，例如監(jiān)測(cè)山脈和火山的地理數(shù)據(jù)以及許多其他有趣和多樣化的用途，都需要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

有鑒于此，市面上有許多數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品可能使用直接包含在PXI或VXI機(jī)箱或計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)采集卡。在某些情況下，總線系統(tǒng)可以并入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)-GPIB、USB和RS232器皿的廣泛使用。一些公司有自己的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，如NI Compact DAQ系統(tǒng)，它提供了良好的靈活性，但格式緊湊。無(wú)線系統(tǒng)也用于許多應(yīng)用。憑借這種靈活性，可以創(chuàng)建可針對(duì)給定應(yīng)用進(jìn)行定制的系統(tǒng)，以進(jìn)行所需的測(cè)量。

審核編輯：黃飛