自動數(shù)據(jù)采集控制柜

簡介　　

數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內部的一個接口。數(shù)據(jù)采

集技術廣泛引用在各個領域。比如攝像頭，麥克風，都是數(shù)據(jù)采集工具。
　　被采集數(shù)據(jù)是已被轉換為電訊號的各種物理量，如溫度、水位、風速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。采集一般是采樣方式，即隔一定時間（稱采樣周期）對同一點數(shù)據(jù)重復采集。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時值，也可是某段時間內的一個特征值。準確的數(shù)據(jù)量測是數(shù)據(jù)采集的基礎。數(shù)據(jù)量測方法有接觸式和非接觸式，檢測元件多種多樣。不論哪種方法和元件，均以不影響被測對象狀態(tài)和測量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性。數(shù)據(jù)采集含義很廣，包抱對面狀連續(xù)物理量的采集。在計算機輔助制圖、測圖、設計中，對圖形或圖像數(shù)字化過程也可稱為數(shù)據(jù)采集，此時被采集的是幾何量（或包括物理量，如灰度）數(shù)據(jù)。[1]
　　在互聯(lián)網行業(yè)快速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)采集已經被廣泛應用于互聯(lián)網及分布式領域，數(shù)據(jù)采集領域已經發(fā)生了重要的變化。首先，分布式控制應用場合中的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在國內外已經取得了長足的發(fā)展。其次,總線兼容型數(shù)據(jù)采集插件的數(shù)量不斷增大,與個人計算機兼容的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)量也在增加。國內外各種數(shù)據(jù)采集機先后問世，將數(shù)據(jù)采集帶入了一個全新的時代。
目的
　　數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采集信息的過程。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是 
結合基于計算機的測量軟硬件產品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。
　　數(shù)據(jù)采集的目的是為了測量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現(xiàn)象?；赑C的數(shù)據(jù)采集，通過模塊化硬件、以應用軟件和計算機的結合，進行測量。盡管數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)不同的應用需求有不同的定義，但各個系統(tǒng)采集、分析和顯示信息的目的卻都相同。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整合了信號、傳感器、激勵器、信號調理、數(shù)據(jù)采集設備和應用軟件。
 
原理
　　在計算機廣泛應用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。它是計算機與外部物理世界連接的橋梁。各 種類型信號采集的難易程度差別很大。實際采集時，噪聲也可能帶來一些麻煩。數(shù)據(jù)采集時，有一些基本原理要注意，還有更多的實際的問題要解決。
　　假設對一個模擬信號x(t)每隔Δt時間采樣一次。時間間隔Δt被稱為采樣間隔或者采樣周期。它的倒數(shù)1/Δt被稱為采樣頻率，單位是采樣數(shù)/每秒。t=0,Δt,2Δt,3Δt……等等，x(t)的數(shù)值就被稱為采樣值。所有x(0),xΔt),x(2Δt)都是采樣值。根據(jù)采集訂立，最低采樣頻率必須是信號頻率的兩倍。反過來說，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號而不發(fā)生畸變的最大頻率叫做恩奎斯特頻 率，它是采樣頻率的一半。如果信號中包含頻率高于奈奎斯特頻率的成分，信號將在直流和恩奎斯特頻率之間畸變。
　　采樣率過低的結果是還原的信號的頻率看上去與原始信號不同。這種信號畸變叫做混疊(alias)。出現(xiàn)的混頻偏差(aliasfrequency)是輸入信號的頻率和最靠近的采樣率整數(shù)倍的差的絕對值。
　　采樣的結果將會是低于奈奎斯特頻率(fs/2=50Hz)的信號可以被正確采樣。而頻率高于50HZ的信號成分采樣時會發(fā)生畸變。分別產生了30、40和10Hz的畸變頻率F2、F3和F4。計算混頻偏差的公式是：
　　混頻偏差＝ABS(采樣頻率的最近整數(shù)倍－輸入頻率)
　　其中ABS表示“絕對值”， 　　為了避免這種情況的發(fā)生，通常在信號被采集(A/D)之前，經過一個低通頻波器，將信號中高于奈奎斯特頻率的信號成分濾去。這個濾波器稱
為抗混疊濾波器　　

    采樣頻率應當怎樣設置。也許可能會首先考慮用采集卡支持的最大頻率。但是，較長時間使用很高的采樣率可能會導致沒有足夠的內存或者硬盤存儲數(shù)據(jù)太慢。理論上設置采樣頻率為被采集信號最高頻率成分的2倍就夠了，實際上工程中選用5～10倍，有時為了較好地還原波形，甚至更高一些。

　　通常，信號采集后都要去做適當?shù)男盘柼幚?，例如FFT等。這里對樣本數(shù)又有一個要求，一般不能只提供一個信號周期的數(shù)據(jù)樣本，希望有5～10個周期，甚至更多的樣本。并且希望所提供的樣本總數(shù)是整周期個數(shù)的。這里又發(fā)生一個困難，并不知道，或不確切知道被采信號的頻率，因此不但采樣率不一定是信號頻率的整倍數(shù)，也不能保證提供整周期數(shù)的樣本。所有的僅僅是一個時間序列的離散的函數(shù)x(n)和采樣頻率。這是測量與分析的唯一依據(jù)。數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集儀表等，都是數(shù)據(jù)采集工具.