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数据采集的基本原理
在计算机广泛应用的今天,数据采集的重要性是十分显著的。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。各种类型信号采集的难易程度差别很大。实际采集时,噪声也可能带来一些麻烦。数据采集时,有一些基本原理要注意,还有更多的实际的问题要解决。
假设对一个模拟信号x(t)每隔Δt时间采样一次。时间间隔Δ
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数据采集的基本原理
在计算机广泛应用的今天,数据采集的重要性是十分显著的。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。各种类型信号采集的难易程度差别很大。实际采集时,噪声也可能带来一些麻烦。数据采集时,有一些基本原理要注意,还有更多的实际的问题要解决。
假设对一个模拟信号x(t)每隔Δt时间采样一次。时间间隔Δt被称为采样间隔或者采样周期。它的倒数1/Δt被称为采样频率,单位是采样数/每秒。t=0,Δt,2Δt,3Δt……等等,x(t)的数值就被称为采样值。所有x(0),xΔt),x(2Δt)都是采样值。根据采样定理,很低采样频率必须是信号频率的两倍。反过来说,如果给定了采样频率,那么能够正确显示信号而不发生畸变的很大频率叫做奈奎斯特频率,它是采样频率的一半。如果信号中包含频率高于奈奎斯特频率的成分,信号将在直流和奈奎斯特频率之间畸变。
采样率过低的结果是还原的信号的频率看上去与原始信号不同。这种信号畸变叫做混叠(alias)。
采样的结果将会是奈奎斯特频率(fs/2=50Hz)的信号可以被正确采样。而频率高于50HZ的信号成分采样时会发生畸变。分别产生了30、40和10Hz的畸变频率F2、F3和F4。计算混频偏差的公式是:
混频偏差=ABS(采样频率的整数倍-输入频率)
电流数据采集
选择数据采集器还应注意容量和速度因素 每当使用数据采集器的时候,会碰到所要采集的数据多少的问题,如果数据量大,则需要选择大容量的、其实是处理的速度。由于数字电路技术的不断研发,在采集器主要结构中,CPU一般是采用十六或三十二位的处理器,而位数和主频越高,采集器对数据的采集和处理能力、速度则越强要,工作效率越高。内存上则大部分使用的是FLASH-ROM+RAM型,能够在持久的不供电情况下保留信息,而且较快的读写速度保证了操作的,内存容量的增大使数据一次性处理增快。 尤其是数据量比较大的时候,容量和运行速度是事先都要预算好的。
通过RS232/RS-485通信将传感器输出的模拟信号转换为数字信号,通过GPRS通信将信号远程传输或无线数传到GPRS,通过远程模拟信号输出模块将数字信号转换为模拟信号,得到还原输出的模拟信号。在数据采集、远程监控等领域,这些技术的应用越来越广泛。其中电压电流采集模块采用工业上广泛使用的标准MODBUSRTU/ASCII协议,可与多种PLC、人机界面、组态软件、工业控制机等MODBUS接口产品进行通讯,并具有通讯超时检测功能,便于通讯控制,还可根据用户需求定制通讯协议。
嵌入式ARM处理器,针对工业自动化控制的实际情况,采用电源、测量、通信相互隔离等技术,并在输入端采用ESD、过压、过流保护设计,具有稳定的性能和较强的抗干扰能力。电压电流采集模块采用4路模拟量输入、2路数字量输出转RS485,电压采集范围为0~5V、0~10V、0~30V,电流采集范围为0`20mA,4~20mA,通过RS485通信接口与上位机连接,各