數據采集卡又叫(jiao)數(shu)字(zi)化儀，是(shi)把(ba)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)其(qi)它(ta)待測設備(bei)等模(mo)擬和(he)數(shu)字(zi)被(bei)測(ce)單(dan)元(yuan)中(zhong)自動采非(fei)電量或(huo)者(zhe)電量信(xin)號(hao)，通過(guo)模(mo)數轉(zhuan)換，再(zai)把數(shu)字信(xin)號(hao)送(song)到(dao)上(shang)位(wei)機中(zhong)進(jin)行(xing)分(fen)析，處(chu)理（像(xiang)成像(xiang)）。數據(ju)采集系統是(shi)結(jie)合基(ji)於計(ji)算(suan)機(ji)或(huo)者(zhe)其(qi)他(ta)測(ce)試平臺(tai)的測量軟硬(ying)件產(chan)品(pin)來(lai)實(shi)現(xian)靈(ling)活的、用(yong)戶自定(ding)義的測量系統。數據采集卡是(shi)壹(yi)種(zhong)軟件和(he)硬(ying)件結(jie)合的產(chan)品(pin)，終(zhong)都要(yao)與(yu)計算(suan)機(ji)實(shi)現(xian)通(tong)信(xin)，是(shi)壹(yi)種(zhong)實現(xian)數(shu)據采集(DAQ)功能的計算(suan)機(ji)擴(kuo)展(zhan)卡(ka)，可以通(tong)過(guo)USB、PXI、PXIe、PCI、PCI Express、VME、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太(tai)網(wang)、各(ge)種(zhong)無線(xian)網(wang)絡(luo)等總(zong)線接(jie)入個人(ren)計算(suan)機(ji)或(huo)工(gong)業計算(suan)機(ji)。數(shu)據采集卡由於是(shi)壹(yi)個軟硬(ying)件結(jie)合的產(chan)品(pin)，產(chan)品(pin)比較(jiao)復雜(za)，涉(she)及到(dao)的參數也比較(jiao)多(duo)，下面列(lie)出10個重要參數(shu)，以及這(zhe)些參(can)數小編的理解。

 

　　1、帶寬：

　　由信(xin)號(hao)頻譜(pu)圖可以觀察(cha)到壹(yi)個信(xin)號(hao)所(suo)包(bao)含(han)的頻率成分(fen)。把壹(yi)個信(xin)號(hao)所(suo)包(bao)含(han)諧波(bo)的Zui高頻率與(yu)低(di)頻率(lv)之差，即該(gai)信(xin)號(hao)所(suo)擁有的頻率範(fan)圍，定(ding)義為該(gai)信(xin)號(hao)的帶寬。因(yin)此(ci)可以說(shuo)，信(xin)號(hao)的頻率變化範(fan)圍越大，信(xin)號(hao)的帶寬就越寬。帶寬通常指(zhi)功率譜(pu)密(mi)度的Zui高點下降到1/2時(shi)界(jie)定(ding)的頻率範(fan)圍，又叫(jiao)3dB帶(dai)寬。

 

　　2、采樣速率：

　　采樣率就是(shi)數(shu)字(zi)采集卡/示波(bo)器(qi)模(mo)數轉(zhuan)換器(qi)（ADC）將輸(shu)入信(xin)號(hao)數字(zi)化的時鐘速率，每(mei)個數據采集卡都有內部晶振，晶振是(shi)按(an)固(gu)定(ding)頻(pin)率振動的，采樣率的調整是(shi)數(shu)據(ju)采集卡內部電路調節的結(jie)果(guo)。需(xu)要強(qiang)調的是(shi)，采樣率和(he)帶(dai)寬沒有(you)直接(jie)的關(guan)系。

　　數字化儀的實時采樣率=3?4倍(bei)數字(zi)采集卡的帶寬

 

　　3、采樣模(mo)式：

　　采樣模(mo)式主(zhu)要有實(shi)時采樣和(he)等效時間(jian)采樣（ETS）兩種(zhong)。

　　實時(shi)采樣特別適(shi)合頻率(lv)範(fan)圍不(bu)到(dao)示波(bo)器(qi)大采樣率(數字示波(bo)器(qi)在對(dui)信(xin)號(hao)波形(xing)進(jin)行(xing)數字(zi)化時，單(dan)位時(shi)間(jian)內采集數據的次數就是(shi)采樣率。)壹半的信(xin)號(hao)（即滿足(zu)采樣條件：采樣信(xin)號(hao)頻率(lv)>=2被(bei)測(ce)量(liang)信(xin)號(hao)）。在這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下，示波(bo)器(qi)可以在波(bo)形(xing)的壹次“掃描(miao)”中(zhong)采集遠遠足(zu)夠的樣點，構建準確(que)的圖像(xiang)，實時(shi)采樣是(shi)使用(yong)數字示波(bo)器(qi)捕獲(huo)快(kuai)速(su)信(xin)號(hao)、單次(ci)信(xin)號(hao)、瞬(shun)態(tai)信(xin)號(hao)的唯(wei)1方式。

　　等效采樣可以使用(yong)低(di)於原(yuan)始信(xin)號(hao)兩倍(bei)頻率(lv)的采樣頻率不失真的采樣並還(hai)原(yuan)原(yuan)始信(xin)號(hao)，適(shi)合於對(dui)高頻周期(qi)信(xin)號(hao)的采樣和(he)分(fen)析。如(ru)在測(ce)量(liang)高頻信(xin)號(hao)時，示波(bo)器(qi)可能(neng)不能(neng)在壹(yi)次(ci)掃描(miao)中(zhong)搜集(ji)足(zu)夠的樣點。可以使用(yong)等效時間(jian)采樣，準確(que)地(di)采集頻率超過采集率/2.5的信(xin)號(hao)。等效時間(jian)采樣通過從每(mei)次(ci)重復中(zhong)捕獲(huo)少(shao)量信(xin)息(xi)，構建重復信(xin)號(hao)的圖像(xiang)，如下圖所(suo)示，波(bo)形(xing)緩慢構建，象壹串(chuan)燈壹(yi)樣，壹(yi)個接(jie)壹個地(di)亮起。示波(bo)器(qi)可以準(zhun)確(que)地(di)捕獲頻(pin)率成分(fen)遠遠高於示波(bo)器(qi)采樣率的信(xin)號(hao)。

　　等效采樣的基(ji)本原(yuan)理是(shi)把(ba)高頻、快速信(xin)號(hao)變成低(di)頻、慢速重復信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)采集。為了達到低(di)速采樣還(hai)原(yuan)高頻信(xin)號(hao)的目的，要求(qiu)被(bei)測(ce)信(xin)號(hao)壹定(ding)是(shi)周(zhou)期(qi)變(bian)化的，如果(guo)將每(mei)個采樣點安排在不(bu)同信(xin)號(hao)周期(qi)內，而不(bu)是(shi)在同壹個周期(qi)的話(hua)，就可以大(da)大(da)降低(di)采樣頻率。後(hou)通(tong)過(guo)數(shu)學方(fang)法(fa)再將多個周期(qi)內的采樣點還(hai)原(yuan)到壹個周期(qi)內，重構被(bei)測(ce)信(xin)號(hao)。

 

　　4、分(fen)辨率(lv)和(he)動態(tai)範(fan)圍：

　　數(shu)字(zi)示波(bo)器(qi)和(he)數(shu)字(zi)化儀都(dou)通過(guo) ADC將模(mo)擬信(xin)號(hao)轉(zhuan)換為(wei)數字(zi)信(xin)號(hao)。ADC芯片(pian)有壹個重要指標，就是(shi)比特(te)數(shu)又叫(jiao)垂(chui)直(zhi)精(jing)度，壹般(ban)是(shi)8bit、16bit、24bit，比特(te)數(shu)就是(shi)數(shu)字(zi)化儀的分(fen)辨率(lv)。對於任(ren)意給(gei)定(ding)的輸(shu)入範(fan)圍，以數(shu)字(zi)方(fang)式(shi)表示信(xin)號(hao)的可能(neng)離(li)散電平點數(shu)為(wei)2的8次方，2的16次方，或(huo)者(zhe)2的24次方，其(qi)中(zhong)8，16，24就是(shi)數(shu)字(zi)化儀的分(fen)辨率(lv)。當(dang)輸(shu)入範(fan)圍分(fen)成N（8,16,24等）級(ji)時，數(shu)字(zi)化儀可檢(jian)測的小可能(neng)電壓就表示為(wei)。例(li)如，壹個8位數字化儀把(ba)10 Vpp 的輸(shu)入範(fan)圍分(fen)為2的8次方=256級(ji)，每(mei)級(ji)39毫(hao)伏，而24 位(wei)的數字化儀則(ze)將相同的10Vpp輸(shu)入範(fan)圍分(fen)為2的24 次方= 16,777,216 級(ji)，每(mei)級(ji)596 nV（比8位(wei)數(shu)字化儀約(yue)小65,000 倍(bei)）。使用(yong)高分(fen)辨率(lv)的數字化儀壹(yi)般是(shi)用(yong)來(lai)測(ce)試(shi)小信(xin)號(hao)的，低(di)分(fen)辨率(lv)的數字化儀壹(yi)般用(yong)來(lai)測(ce)試(shi)大(da)信(xin)號(hao)，具體(ti)應用(yong)很多(duo)是(shi)需(xu)要中(zhong)和(he)考慮(lv)的。畢竟采集卡采樣率越高，精(jing)度越高，價(jia)格也越貴。

　　數(shu)字示波(bo)器(qi)通常都(dou)是(shi)8位(wei)分(fen)辨率(lv)的 ADC，這(zhe)對大(da)多數應用(yong)是(shi)足(zu)夠的，但對於(yu)微(wei)小信(xin)號(hao)檢測(ce)，精(jing)確(que)的頻譜(pu)分(fen)析是(shi)遠遠不(bu)夠的。

 

　　5、信(xin)號(hao)輸(shu)入模(mo)式：

　　信(xin)號(hao)輸(shu)入模(mo)式有(you)兩種(zhong)，壹種(zhong)是(shi)單(dan)端(duan)輸(shu)入模(mo)式，壹(yi)種(zhong)是(shi)差(cha)分(fen)輸(shu)入模(mo)式，具體(ti)比較(jiao)見下列(lie)表。

 

　　6、觸(chu)發：

　　通常情(qing)況(kuang)下，示波(bo)器(qi)和(he)數(shu)字(zi)化儀用(yong)於基(ji)於特(te)定(ding)事件的信(xin)號(hao)采集。儀器(qi)的觸(chu)發功能目的是(shi)采集妳想要(yao)的信(xin)號(hao)，不采集無用(yong)的信(xin)號(hao)，采集的信(xin)號(hao)越多，數(shu)據也(ye)就越大，對(dui)數據(ju)保(bao)存(cun)、傳(chuan)輸(shu)和(he)處(chu)理都(dou)是(shi)壹(yi)個挑(tiao)戰(zhan)，重要的是(shi)，用(yong)戶所(suo)關(guan)心的信(xin)號(hao)大多(duo)數是(shi)整個信(xin)號(hao)的很小壹部分(fen)。

　　觸(chu)發主要有兩種(zhong)：軟件觸(chu)發和(he)硬(ying)件觸(chu)發。

　　軟件觸(chu)發：及通(tong)過(guo)軟件控制(zhi)開始和(he)結(jie)束(shu)。硬(ying)件觸(chu)發：是(shi)通(tong)過(guo)對(dui)外部信(xin)號(hao)的判(pan)斷，像(xiang)上升沿、下降沿、高電平、低(di)電平等觸(chu)發，從而實(shi)現(xian)對(dui)采集卡的觸(chu)發。

 

　　7、板載內存(cun)：

　　板(ban)載內存(cun)，也(ye)就是(shi)數(shu)字(zi)化儀/數(shu)據采集卡的存(cun)儲大(da)小。信(xin)號(hao)數字(zi)化之後(hou)，數(shu)據(ju)只能(neng)通(tong)過傳(chuan)輸(shu)或(huo)者(zhe)保(bao)存(cun)，很多(duo)時(shi)候，受總(zong)線帶(dai)寬的限制(zhi)，數(shu)據沒法(fa)實時傳(chuan)輸(shu)，只能(neng)先(xian)保存(cun)到(dao)數字化儀和(he)數(shu)據(ju)采集卡中(zhong)。板載(zai)內存(cun)還(hai)有壹個功能是(shi)有(you)利(li)於(yu)板載計算(suan)，像(xiang)板載(zai)計(ji)算(suan)模(mo)塊(kuai)FPGA 也能(neng)有(you)壹定(ding)內存(cun)，但壹般(ban)是(shi)KB級(ji)別的，對於大多數(shu)應(ying)用(yong)是(shi)不(bu)夠的，但如果(guo)有板(ban)載(zai)內存(cun)，這(zhe)個FPGA計算(suan)可以擴(kuo)展(zhan)是(shi)GB級(ji)別，為很多(duo)需(xu)要用(yong)到板載實時(shi)處(chu)理的應用(yong)需(xu)求(qiu)提(ti)供了可能(neng)。

 

　　8、通道數：

　　通(tong)道數就是(shi)能(neng)采集信(xin)號(hao)的通道個數，這(zhe)個比較(jiao)好(hao)理解(jie)。但需(xu)要註(zhu)意的是(shi)，示波(bo)器(qi)或(huo)數(shu)字(zi)采集卡等有很多(duo)通(tong)道，但並不是(shi)每(mei)個通道都是(shi)采集信(xin)號(hao)用(yong)的，還(hai)有觸(chu)發通道、時鐘(zhong)通(tong)道，數字(zi)IO通(tong)道等。壹般示波(bo)器(qi)2到4個通道，數據(ju)采集卡通道數可以比較(jiao)多(duo)，多的可達幾十(shi)甚(shen)至幾(ji)百個通道。

 

　　9、同步(bu)：

　　幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)的自動化測試(shi)和(he)許(xu)多(duo)臺(tai)式(shi)應用(yong)都會需(xu)要同步(bu)，如(ru)示波(bo)器(qi)、信(xin)號(hao)發生器(qi)、激光(guang)器(qi)、開關(guan)、電機等等。同步(bu)分(fen)兩種(zhong)，內部同步(bu)和(he)外部同步(bu)。

　　內部同步(bu)是(shi)通(tong)過(guo)總(zong)線，內部時(shi)鐘(zhong)等同步(bu)，像(xiang)PXI、PXIe總(zong)線就自帶(dai)同步(bu)功能，另(ling)外，也可以通(tong)過(guo)壹(yi)個數據采集模(mo)塊(kuai)內部時(shi)鐘(zhong)作為主(zhu)時鐘，分(fen)發給(gei)其(qi)它(ta)模(mo)塊(kuai)來(lai)實(shi)現(xian)同步(bu)。

　　外部同步(bu)，是(shi)共用(yong)壹個觸(chu)發源和(he)時(shi)鐘(zhong)源(yuan)來(lai)同步(bu)，采集設備(bei)都能接(jie)收(shou)外部觸(chu)發和(he)外部時鐘(zhong)，如(ru)果(guo)共用(yong)同壹個源，這(zhe)樣也(ye)能實現(xian)同步(bu)。

 

　　10、軟件：

　　壹(yi)般示波(bo)器(qi)或(huo)數(shu)據(ju)采集卡廠家都(dou)有自己(ji)也軟件界(jie)面，可以直(zhi)接(jie)使用(yong)，適(shi)合普通(tong)測(ce)試應用(yong)。