选择示波器数据采集卡等数字化仪产物需要考虑
发布日期: 2019-05-22

  正在一般环境下,数据采集卡的带宽应至多是信号最高频次分量的两倍。具体注释可参照采样及奈奎斯特。

  别的,数字化仪厂家也支撑用户自定义。常见的编程言语有 C#, J#, Python等等。快速集成一般选择Labview比力好,若是是工程使用,最好仍是选择最原始的C言语。

  由信号频谱图能够察看到一个信号所包含的频次成分。把一个信号所包含谐波的最高频次取最低频次之差,即该信号所具有的频次范畴,定义为该信号的带宽。因而能够说,信号的频次变化范畴越大,信号的带宽就越宽。带宽凡是指功率谱密度的最高点下降到1/2时界定的频次范畴,又叫3dB带宽。

  采样率就是数字采集卡/示波器模数转换器(ADC)将输入信号数字化的时钟速度,每个数据采集卡都有内部晶振,晶振是按固定频次振动的,采样率的调整是数据采集卡内部电调理的成果。需要强调的是,采样率和带宽没有间接的关系。

  同样地,此法中,两个信号线,若是有乐音,那么也是不异的,而做了差值后,也就消弭了,减去了乐音的干扰。

  及时采样出格适合频次范畴不到示波器最大采样率(数字示波器正在对信号波形进行数字化时,单元时间内采集数据的次数就是采样率。)一半的信号(即满脚采样前提:采样信号频次=2被丈量信号)。正在这种环境下,示波器能够正在波形的一次“扫描”中采集远远脚够的样点,建立精确的图像,及时采样是利用数字示波器捕捉快速信号、单次信号、瞬态信号的独一体例。

  外部同步,是共用一个触发源和时钟源来同步,采集设备都能领受外部触发和外部时钟,若是共用统一个源,如许也能实现同步。

  差分输入和Single-ended输入比拟,有一个显而易见的错误谬误:你需要两倍数目标线,然后你才能够毗连到一对折目标信号。若是你只要更短的信号线,信号线mV的话,颠末评估,感觉用Single-ended输入,对你也是OK的,这时,你能够正在Single-ended输入模式中利用差分输入模式。具体做法是,短此中一根信号线(凡是是短输入端)接到V输入上。如许的话,差分输入,就能够供给两种模式任你选了。

  凡是环境下,示波器和数字化仪用于基于特定事务的信号采集。仪器的触能目标是采集你想要的信号,不采集无用的信号,采集的信号越多,数据也就越大,对数据保留、传输和处置都是一个挑和,最主要的是,用户所关怀的信号大大都是整个信号的很小一部门。

  别的需要考虑的一点是,公共电压的范畴,即放大器所能处置的最大的公共电压,若是电压跨越此阈值,那么丈量成果就不精确了。(你的硬件操做范畴也许能够设想的比公共电压范畴更大,可是操做电压范畴只能你的硬件不会被损坏,却不克不及必然能一般工做。)

  等效采样能够利用低于原始信号两倍频次的采样频次不失实的采样并还原原始信号,适合于对高频周期信号的采样和阐发。如正在丈量高频信号时,示波器可能不克不及正在一次扫描中汇集脚够的样点。能够利用等效时间采样,精确地采集频次跨越采集率/2.5的信号。等效时间采样通过从每次反复中捕捉少量消息,建立反复信号的图像,如下图所示,波形迟缓建立,象一串灯一样,一个接一个地亮起。示波器能够精确地捕捉频次成分远远高于示波器采样率的信号。

  处理了Single-ended模式所具有的问题,即,(只需他们的电压不是太大,而使得无法处置的话)利用此法测得的值,是取接地无关的。

  好比Microlink有一个标示为0V的插槽。从“–”线V的插槽,或者间接通过一个电阻相连,即可处理此问题。而若是你的信号本身是自接地的,那么就不需要接这个0V了。

  板载内存,也就是数字化仪/数据采集卡的存储大小。信号数字化之后,数据只能通过传输或者保留,良多时候,受总线带宽的,数据没法及时传输,只能先保留到数字化仪和数据采集卡中。板载内存还有一个功能是有益于板载计较,像板载计较模块FPGA 也能有必然内存,但一般是KB级此外,对于大大都使用是不敷的,但若是有板载内存,这个FPGA计较能够扩展是GB级别,为良多需要用到板载及时处置的使用需求供给了可能。

  等效采样的根基道理是把高频、快速信号变成低频、慢速反复信号进行采集。为了达到低速采样还原高频信号的目标,要求被测信号必然是周期变化的,若是将每个采样点放置正在分歧信号周期内,而不是正在统一个周期的话,就能够大大降低采样频次。最初通过数学方式再将多个周期内的采样点还原到一个周期内,沉构被测信号。

  (1)地电平差别:一般设备是认为ground是0V的常量,可是现实上,分歧的,常有分歧的电平。两者越接近,电平越接近于不异。可是若是将两者的地毗连正在一路的话,电平差值会导致一个大电流,即接地回。这会导致正在利用Single-ended模式输入的时候会犯错。

  软件触发及通过软件节制起头和竣事。硬件触发是通过对外部信号的判断,像上升沿、下降沿、高电平、低电平等触发,从而实现对采集卡的触发。

  (1)信号浮空:利用差分模式最常见的一个问题就是忘了将某个毗连接地,即浮空。例如电池供电的设备和热电偶没有接地的毗连。例如,你能够正在+和–输入之间接上一个电池。然后两个输入放大器会去+到地的电压和–到地的电压。然而,因为没有电池和地之间没有毗连,这些测得的电压可能是任何的值,也许就就会跨越放大器的处置范畴。

  数字示波器凡是都是8位分辩率的 ADC,这对大大都使用是脚够的,但对于细小信号检测,切确的频谱阐发是远远不敷的。

  几乎所有的从动化测试和很多台式使用城市需要同步,如示波器、信号发生器、激光器、开关、电机等等。同步分两种,内部同步和外部同步。

  若是接口总线无法以取采样率不异的速度持续传输数据,那么板载内存能够使仪器以最大的速度采集信号,并将数据发送到PC进行处置。

  数字示波器和数字化仪都通过 ADC将模仿信号转换为数字信号。ADC芯片有一个主要目标,就是比特数又叫垂曲精度,一般是8bit、16bit、24bit,比特数就是数字化仪的分辩率。对于肆意给定的输入范畴,以数字体例暗示信号的可能离散电平点数为2的8次方,2的16次方,或者2的24次方,此中8,16,24就是数字化仪的分辩率。当输入范畴分成N(8,16,24等)级时,数字化仪可检测的最小可能电压就暗示为(输入范畴/2的N次方)。例如,一个8位数字化仪把10 Vpp 的输入范畴分为2的8次方=256级,每级39毫伏,而24 位的数字化仪则将不异的10Vpp输入范畴分为2的24 次方= 16,777,216 级,每级596 nV(比8位数字化仪约小65,000 倍)。利用高分辩率的数字化仪一般是用来测试小信号的,低分辩率的数字化仪一般用来测试大信号,具体使用良多是需要中和考虑的。终究采集卡采样率越高,精度越高,价钱也越贵。

  奈奎斯特指出,为了避免混叠,数字化仪器的采样率至多需要为被测信号中最高频次分量的两倍。然而,采样速度刚好等于最高频次分量的两倍并不脚以精确地再现时域信号。为了精确地数字化输入信号,数字化仪的及时采样率应至多为数字化仪带宽的三到四倍。

  信号输入模式有两种,一种是单端(Single-ended)输入模式,一种是差分(Differential)输入模式,具体比力见下列表。

  内部同步是通过总线,内部时钟等同步,像PXI、PXIe总线就自带同步功能,别的,也能够通过一个数据采集模块内部时钟做为从时钟,分发给其它模块来实现同步。

  (2)乐音错误:Single-ended模式输入对于乐音错误很。乐音,即非期望的信号组合。因为信号线就像天线,会捕捉电子勾当,导致了乐音的发生。而对于Single-ended模式,是无法区分乐音和现实信号的。

  数据采集卡又叫数字化仪,英文名称是DAQ或digitizer,是把传感器和其它待测设备等模仿和数字被测单位中从动采非电量或者电量信号,通过模数转换(ADC),再把数字信号送到上位机中进行阐发,处置(像成像)。数据采集系统是连系基于计较机或者其他公用测试平台的丈量软硬件产物来实现矫捷的、用户自定义的丈量系统。数据采集卡是一种软件和硬件连系的产物,最终都要取计较机实现通信,是一种实现数据采集(DAQ)功能的计较机扩展卡,能够通过USB、PXI、PXIe、PCI、PCI Express、VME、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太网、各类无线收集等总线接入小我计较机或工业计较机。数据采集卡因为是一个软硬件连系的产物,产物比力复杂,涉及到的参数也比力多,下面列出10个主要参数,以及这些参数小编的理解。

  通道数就是能采集信号的通道个数,这个比力好理解。但需要留意的是,示波器或数字采集卡等有良多通道,但并不是每个通道都是采集信号用的,还有触发通道、时钟通道,数字IO通道等。一般示波器2到4个通道,数据采集道数能够比力多,多的可达几十以至几百个通道。

  需要明白的是,触发并不是雷同数字化仪的开关,是对数据保留的一种节制,只需仪器打开,ADC芯片是正在不断的进行模数转换的,而触发决定了能否把无效的数据存储起来。

  (2)三个用来差分输入检测的放大器,总称为设备放大器。如前所述,抱负环境下,对于两根线共有的电压,都能够因差分计较而被消弭掉。而现实上,两个输入放大器,并不克不及完满的互相婚配,因而对于公共电压,几多会呈现一些不同的。对于设备放大器接近于抱负环境的程度大小,能够表述为共模比,单元是分贝。此参数越高越好。

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