传感器数据采集

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1、 1. 数据采集的定义 指采集温度、压力、流量等模拟量，转换成数字量，由计算机进行存储、处理、打印的过程。 相应系统称为数据采集系统。 数据采集 数据采集的意义 在生产过程中，对工艺参数进 行采集、监测，为提高质量， 降低成本，提供信息。在科学研究中，用来获取微观、 动静态信息。 解决靠人不能解决的问题。作用意义： 3. 数据采集系统的任务有采集传感器输出的模拟信号，并转 换成数字信号，然后送入计算机。系统计算机对数字信号进行处理。 例如，物体的运动数据记录、处理。提高工作效率，取得较好的经济效益。结果： 5. 构成数据采集系统的依据 保证系统具备采样精度的条件下，有尽可能高的采样速度，以满足

2、实时处理、控制的要求。4. 评价数据采集系统性能优劣的标准 标准有系统的采样精度。系统的采样速度。 数据采集系统一般具有以下功能： 1. 采集数据按照采样周期，对模拟、数字、开关信号采样。 2. 模拟信号处理 模拟信号 指信号幅值随时间连续变化的信号。 特点：在规定的一段连续时间内，其幅值为连续值。优点：便于传送。缺点：易受干扰。信号类型由传感器输出的电压信号 由仪表输出的电流信号010mA420mA 信号处理将采样信号将转换的数字信号作标度变换3. 数字信号处理 数字信号指在有限离散瞬时上取值间断的信号。 特点：时间和幅值都不连续的信号。 数字信号 优点：抗干扰能力强缺点：需要一套转换电路，

3、增加成本。传送方式并行传送串行传送信号处理：将数字信号采入计算机后，进行码制转换。如 BCDASCII， 便于在屏幕上显示。 4. 开关信号的处理 开关信号由按钮、行程开关等器件触点产生的信号。 信号处理： 根据开关的状态执行相应的操作。 5. 二次数据计算 概念一次数据 二次数据 从传感器采集的数据。对一次数据作计算得到的数据。 二次数据平均、累计傅里叶变换、积分变换变化率、差值最大值、最小值6. 屏幕显示 将数字、图形、图表等显示在屏幕上。 7. 数据存储 按时间间隔，将数据存储在外部存储器。 8. 打印输出按时间间隔，打印输出数字、图形。 9. 人机联系 操作人员用键盘或鼠标与系统对话，

4、完成运行方式的设置。 系统组成硬件软件结构形式微型计算机数据采集系统集散型数据采集系统 1. 微型计算机数据采集系统系统的结构如图1.1所示。 传感器图1.1 微型计算机数据采集系统放大器采样/保持器传感器传感器传感器 A/D转换器计算机显示器打印机绘图机定时与逻辑控制传感器传感器接口被测物理量数字信号开关信号多路开关 系统组成传感器 将非电量转换为电信号。 多路开关 分时切换各路模拟量与 采样保持器的通路。 程控放大器 对模拟信号进行放大。 采样/保持器 保持模拟信号电压。A/D转换器 将模拟信号转换为数字 信号。 接口电路 将数字信号进行整形电 平调整。 时序图如图1.2所示。(1)(2)

5、 (3) (4) (5)一个工作周期多路开关放大器采样保持AD转换数据总线图1.2 数据采集系统工作时序1.2s 6s tAD启动脉冲 系统特点结构简单，易实现对环境要求不高系统成本低集散型的基本单元模板齐全，易组成系统 2. 集散型数据采集系统 系统结构如图1.3所示 图1.3 集散型数据采集系统模拟量输入模拟量输入模拟量输入数字量输入数字量输入数字量输入RS-485 RS-485生产现场生产现场生产现场数据采集 站数据采集 站数据采集 站通信接口 上位机 数据采集站一般是由单片机数据采集装置组成，位于生产设备附近，可独立完成数据采集和预处理任务，还可将数据以数字信号的形式传送给上位机。 数

6、据采集站与上位机之间通常采用异步串行传送数据。数据通信通常采用主从方式，由上位机确定与哪一个数据采集站进行数据传送。 它由若干个“数据采集站”和一台上位机及通信线路组成。 系统特点适应能力强可靠性高实时性好对硬件要求不高 处理类型按处理方式实时（在线）处理事后（脱机）处理按处理性质预处理剔除误差标度变换二次处理微分、积分傅里叶变换 处理任务对采集信号作标度变换消除数据中的干扰分析计算数据中的内在特征对采集到的电信号作标度变换 将没有明确物理意义的电压信号，转换为原来对应的物理量。 消除数据中的干扰信号 消除在数据的采集、传送和转换过程中，由于系统内部和外部干扰而在数据中混入干扰信号，以保证采样精度。 分析计算数据的内在特征 对采集到的数据进行变换计算，以得到能表达采样数据内在特征的二次数据。 例如，在研究振动时，由于频谱更能说明振动波形对机械结构所产生影响，因此，常对采集到的振动信号作傅里叶（FFT）变换，得出振动波形的频谱。 1. 学习重点: 数据采集的基本理论、概念。 数据采集理论的运用。 数据采集程序的设计。 2. 学习方法认真听课注意记笔记积极回答问题勤于思考，注意灵活应用 基本理论解决实际问题独立完成各章作业提高编程能力