研華板卡參數(shù)說明

1、研華板卡參數(shù)說明Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020研華采集卡參數(shù)說明摘要：數(shù)據(jù)采集卡名目繁多、類型豐富，功能強大，很多數(shù)據(jù)采集卡不僅具有模擬量的輸入、輸出功能， 同時也具有開關量的輸入、輸出功能和其他很多特殊功能C這些數(shù)據(jù)采集卡能滿足絕大多數(shù)檢測與控制系 統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集要求。熟悉與數(shù)據(jù)采集卡向光的技術指標和技術術語，對理解數(shù)據(jù)采集卡的工作原理并正確 地做出選型，具有十分重要的意義。下面以研華數(shù)據(jù)采集卡來說明-)模擬量輸入1、通道數(shù)(Channels)通道數(shù)指可同時采集模擬量的個數(shù)，例如在溫度場實驗中，我們需要檢測6個 不同

2、物理位置的溫度，這時就需要在6個不同位置安裝溫度傳感器，每一個傳 感器都會輸出自己位置的溫度信號，數(shù)據(jù)采集卡就至少需要6個AD轉(zhuǎn)換器， 來滿足系統(tǒng)檢測的要求。絕大多數(shù)數(shù)據(jù)采集卡上只有一個AD轉(zhuǎn)換器，通過使用模擬開關來分時采集不 同通道的數(shù)據(jù)，從而得到多通道的數(shù)據(jù)采集卡。2、分辨率(Resolution)一般數(shù)據(jù)采集卡的分辨率也是該設備中AD轉(zhuǎn)換器的分辨率，大多數(shù)數(shù)據(jù)采集 設備采用逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器，分辨率一般有8位、10位、12位和16 位,目前大多數(shù)數(shù)據(jù)采集卡都具有12位和16位兩種分辨率。12位的分辨率 可以分辨，滿程電壓的1/4096, 16位可以分辨滿程電壓的1/65536。3、精度

3、精度是指數(shù)據(jù)采集卡在滿量程范圍內(nèi)任意一點的輸出值相對于其理想值之間的 偏離程度。數(shù)據(jù)采集卡的精度受卡上放大倍數(shù)的影響比較大，一般廠商給出的 數(shù)據(jù)采集卡的精度指標都很高，12位AD采集卡的精度在滿程輸入電壓(FSR)的%±113,但在實際檢測過程中，受到很多因素，特別是外部電磁 干擾信號，電源干擾和傳感器噪聲等影響因素的限制，檢測的精度往往達不到 這樣的水平。在實際應用中，干擾嚴重的環(huán)境可能使采樣結(jié)果與廠商標稱的精度相差其遠， 在弱信號（例如熱電偶信號）和高阻抗輸出信號（例如壓電陶瓷傳感器、錯氧 傳感器輸出信號）的才集中尤其如此，原因是逐次比較型AD采集的是微秒級 時刻的電信號，而實際

4、輸入的信號是傳感器輸出信號與干擾信號的疊加，在這 些干擾信號中，工頻干擾信號是比較普遍的，防止工頻干擾信號比較有效的方 法是與工頻信號同步，在工頻周期時間內(nèi)連續(xù)采集若干個信號取平均值，這樣 操作會降低實際的采樣速度，在不需要高速采集但要求高精度采樣的情況下可 以得到比較好的效果。4、板載FIFO（先入先出）FIFO是告訴先進先出存儲器，主要用來做數(shù)據(jù)高速傳輸中的緩沖器。采集卡 是否具有FIFO,對數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扔绊懞艽?。目前AD轉(zhuǎn)換器的采樣速度可以 很高，但數(shù)據(jù)采集卡采集到數(shù)據(jù)后無法及時地傳輸?shù)接嬎銠C中，AD的高速轉(zhuǎn) 換就沒有發(fā)揮作用。具有FIFO的數(shù)據(jù)采集卡在采集時利用FIFO來做數(shù)據(jù)促 出

5、的緩沖，等到采集到一定的數(shù)量后再批量傳輸?shù)接嬎銠C，也可以大大節(jié)省計 算機的資源，保證采樣數(shù)據(jù)的連續(xù)傳輸。5、最大輸入過電壓（Over Voltage）最大輸入電壓是指數(shù)據(jù)采集卡能承受的最大電壓。輸入到采集卡上的電壓超過 這個電壓值，采集卡就可能被永久性的損壞。這個概念本質(zhì)上不同于輸入電壓 范圍，使用時要特別注意。6、輸入電壓范圍輸入電壓范圍是指數(shù)據(jù)采集卡能正確檢測輸入電壓的范圍，也是該范圍下的滿 程輸入電壓。大多數(shù)數(shù)據(jù)采集卡上帶有程控放大電路，因此大多數(shù)數(shù)據(jù)采集卡 的輸入電壓有很多檔。就像萬用表一樣，具有不同的測量量程。只不過一般數(shù) 據(jù)采集卡的輸入電壓范圍是可以用計算機軟件控制的，而普通萬用表

6、的量程要 用手動開關來實現(xiàn)。7、單端輸入（Singel ended Inputs）很多數(shù)據(jù)采集卡都具有單端輸入和差分輸入兩種方式供用戶選擇。單端輸入是指輸入信號（比如傳感器的輸出信號）的負端接在基準地上，輸入 信號的正端接在數(shù)據(jù)采集卡輸入端的輸入測量方式。在單端輸入情況下，所有 輸入端的負端是共地的，采集卡只需要一個引腳連接在輸入信號的正端。在多通道輸入的情況下，如果不同輸入信號之間是完全獨立的，即信號源是無 源器件（如熱電偶信號，不需要對熱電偶進行供電）或者信號源是分別使用獨 立電源供電，使用單端輸入可以獲得更好的精度。8、差分輸入(Differential Inputs)差分輸入指輸入信號

7、(比如傳感器的輸出信號)的正負兩端分別接在數(shù)據(jù)采集 卡的輸入正端和輸入負端，不同的通道具有不同的輸入正負端。這種輸入方式 能適應更多的輸入情況。在這種情況下，使用差分輸入就可以很方便地解決這個問題。在差分輸入方式 下，一般數(shù)據(jù)采集卡的輸入阻抗很高，幾乎不吸收電橋的電流，也就自然的使 用兩個電橋和數(shù)據(jù)采集卡都能處于正常共組的狀態(tài)下。在這里需要注意，輸入到數(shù)據(jù)采集卡的共模電壓必須小于數(shù)據(jù)采集卡的輸入電 壓，否則將產(chǎn)生很大的測量誤差。如果外部電橋信號分別使用獨立的電源供 電，由于干擾和浮地電壓的影響，很可能在兩個獨立供電電橋上產(chǎn)生較大的電 位差，盡管這種電位差幾乎不可能形成穩(wěn)定的電流，但在很多瞬間會

8、超出數(shù)據(jù) 采集卡的輸入電壓范圍，進而導致數(shù)據(jù)采集的誤差，嚴重的情況還可能損壞數(shù) 據(jù)采集卡(當浮地電壓差大于最大輸入電壓時)。因此建議在外部傳感器使用 獨立電源供電時，數(shù)據(jù)采集卡最好采用單端輸入方式，這不僅可以提高數(shù)據(jù)采 集的精度，也可避免地電壓給數(shù)據(jù)采集卡帶來的危害。9、單極性輸入(Unipolar input)單極性輸入是指輸入信號的只能是大于或等于0的信號。比如傳感器輸出信號 在05V的單極性輸入方式，這樣可以充分發(fā)揮AD轉(zhuǎn)換器的分辨率。10、雙極性輸入(Bipolar input)在雙極性輸入方式下，數(shù)據(jù)采集卡可以采集以輸入負端為基準，正負不同的電 壓信號。例如采集市電的正弦波信號，就應

9、該使用雙極性工作模式。li、采樣周期(Conversion Cycle)采樣周期是指數(shù)據(jù)采集卡完成一次AD需要的時間，其倒數(shù)是采集速度，是數(shù) 據(jù)采集卡的一個重要指標。一般數(shù)據(jù)采集卡的采樣速度從40000/s到107?/s 不等，采樣速度不同對價格的影響較大。采樣周期一般指數(shù)據(jù)采集卡能達到的 最小采樣周期(最大采樣周期)，實際采樣速度取決于采集卡將數(shù)據(jù)傳輸給計 算機的方式。也有用數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)來描述AD轉(zhuǎn)換速度，單位是采樣次數(shù)/秒 (samples/s)。12、數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式是指數(shù)據(jù)采集卡將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給計算機的方式。數(shù)據(jù)采集 卡的制造廠商附件中都會提供相應的動

10、態(tài)鏈接庫文件(DLL)和相應的函數(shù)及 應用方法，并給出常用語言的例程。一般數(shù)據(jù)采集卡有三種方式傳輸?shù)接嬎?機。(1)軟件讀取計算機通過軟件對每一次AD采樣發(fā)出命令，等待采樣結(jié)束， 然后讀取采樣結(jié)果。這種方式數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，占用計算機資源較多，在計 算機全速運行的模式下一般可達30Kbit/So但這種方式編程簡單，對于采樣速 度要求不高(<10000K/s)和計算機負荷不重的情況下通常采用這種方式。(2)中斷方式計算機采用中斷方式接收數(shù)據(jù)采集卡的采集結(jié)果。這種方式計 算機的資源較少，是一種搞笑的數(shù)據(jù)傳輸方式，適合高速連續(xù)的數(shù)據(jù)采集和處 理。不是所有的數(shù)據(jù)采集卡都具有中斷傳輸?shù)墓δ?，這一點

11、在主句采集卡選型 的時候一定要注意，有些數(shù)據(jù)采集卡標稱具有中斷傳輸功能，但并不可靠，甚 至無法使用。一般要具有中斷傳輸功能并可靠的工作，數(shù)據(jù)采集卡設計有FIFO 是必要的，沒有FIFO的數(shù)據(jù)采集卡很難保證中斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?3) DMA方式采集卡與計算機之間實現(xiàn)儲存器的直接數(shù)據(jù)存取，這種方式在 實際應用中不多。數(shù)據(jù)傳輸方式很大程度上決定了數(shù)據(jù)采集的速度，標稱的速度是數(shù)據(jù)采集卡能 夠達到的最大采樣速度，如果不使用恰當?shù)膫鬏敺绞?，通常是達不到標稱采樣 速度的。13、增益數(shù)據(jù)采集卡的增益是指數(shù)據(jù)采集卡在AD轉(zhuǎn)換前對電壓放大的倍數(shù)。為了對小 信號進行采集，很多數(shù)據(jù)采集卡在AD轉(zhuǎn)換前設計有程控制放大

12、器，以充分發(fā) 揮AD轉(zhuǎn)換器的分辨率。也有用跳線方式來實現(xiàn)放大倍數(shù)的設定的，但現(xiàn)在比 較少用。增益與電壓輸入范圍可直接進行換算，一般以時增益為L如果一個數(shù)據(jù)采集 卡的可設定增益為、1、2、4、8,那么對應的可設定輸入電壓范圍為土 10V、 土5V、土、土、土q14、輸入阻抗(Input Impedance)輸入阻抗是指數(shù)據(jù)采集卡輸入端的等效阻抗?，F(xiàn)在的數(shù)據(jù)采集卡都具有很高的 輸入阻抗，直流輸入阻抗一般在之間，輸入等效電容在l10pF 之間。這種特性極大地方便了數(shù)據(jù)采集卡在不同領域中的應用。15、觸發(fā)模式(Trigger Methods)觸發(fā)模式是指啟動數(shù)據(jù)采集卡AD轉(zhuǎn)換方式，一般有三種模式供選擇:(1)內(nèi)部軟件觸發(fā)(Internal Software Trigger)在這種觸發(fā)模式下,計 算機通過調(diào)用DLL中的函數(shù)，或直接讀寫數(shù)據(jù)采集卡的寄存器來完成AD轉(zhuǎn)換 的啟動。(2)內(nèi)部定時觸發(fā)(Internal Pacer Trigger)由內(nèi)部始終發(fā)生器定時啟動 AD轉(zhuǎn)換，這種方式結(jié)合中斷傳輸，完成數(shù)據(jù)的高速和連續(xù)的采集。(3)外部觸發(fā)(External Trigger