浙江高速數(shù)據(jù)采集板卡批發(fā)服務至上,魯科數(shù)據(jù)公司

數(shù)據(jù)采集的基本理論

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采樣過程為了對模擬信號用數(shù)字方法處理，應先將模擬信號數(shù)字化，即進行模/數(shù)(A/D)轉換。模/數(shù)轉換過程，包括三個內(nèi)容：一是采樣，二是量化，三是編碼。一個模擬信號首先經(jīng)過預采樣濾波器，對信號進行調(diào)理，然后由采樣器在每個采樣時刻讀出一個數(shù)據(jù)；再由模數(shù)轉換器(ADC)量化為二進制數(shù)碼，數(shù)據(jù)之后保存到存儲器用于數(shù)字信號處理。模/數(shù)轉換器模/數(shù)轉換器是整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，它的性能直接限制系統(tǒng)的性能。要使設計的系統(tǒng)能滿足工作條件，首先要選對模/數(shù)轉換器。因此，有必要去了解模/數(shù)轉換器的發(fā)展狀況。采樣方式常見的采樣方式可分為“實時采樣”和“等效時間采樣”兩大類。“實時采樣”是在信號存在期間對其采樣。如果對采集卡信號質(zhì)量要求比較高，需要對其做一些噪聲和電磁屏蔽處理。按照采樣定理，采樣速率必須高于信號中較高頻率分量的 2 倍；對于周期性正弦信號，一個周期內(nèi)應該至少有兩個采樣點?！皩崟r采樣”除了通常使用的定時采樣外，還常常使用“等點采樣”，即“變步長采樣”。這種采樣方法不論被測信號頻率為多少，一個信號周期內(nèi)均勻采樣的點數(shù)總共為 N 個。

數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)模式

觸發(fā)模式是指啟動數(shù)據(jù)采集卡AD轉換方式，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轉換，這種方式結合中斷傳輸，完成數(shù)據(jù)的高速和連續(xù)的采集。

（3）外部觸發(fā)（External Trigger）   指使用外部脈沖或電平信號啟動AD轉換。外部觸發(fā)在很多瞬間數(shù)據(jù)采集的場合下有重要作用，當我們需要對一個瞬態(tài)過程進行數(shù)據(jù)采集時，大多用這種觸發(fā)模式。例如在需要對鍛煉過程中壓力機沖擊過程對模具受力情況進行高速的瞬態(tài)壓力采集，可以在上模塊運行到某個位置時，使用形成開關給出一個觸發(fā)信號，啟動AD轉換，這樣就可以準確地采集到所需要的信號。在超高速系統(tǒng)中，傳輸線效應非常嚴重，需要采用很多方法來保證數(shù)據(jù)的完整性。一些數(shù)據(jù)采集卡還具有提前觸發(fā)、對中觸發(fā)和之后觸發(fā)的功能。

什么是數(shù)據(jù)采集卡呢？

簡單說，高速數(shù)據(jù)采集卡就是完成傳感器電壓模擬信號轉換成數(shù)字信號，并把數(shù)字信號傳輸至計算機的電路板卡。

在不同的領域，高速數(shù)據(jù)采集卡的界定有所不同，比如在機械振動領域，1MS/s采樣率可以算做高速數(shù)據(jù)采集范疇；而在雷達信號處理領域，1GS/s或可歸為高速數(shù)據(jù)采集范疇。一般而言，10MS/s往上的采樣率可稱做高速數(shù)據(jù)采集卡。

目前業(yè)內(nèi)板卡形態(tài)的高速數(shù)據(jù)采集卡，較高的采樣頻率，有7GS/s、8GGS/s、10GS/s或12.5GS/s等。

典型的高速數(shù)據(jù)采集卡一般由以下幾大部分組成：AFE/FEA、AD、FPGA、時鐘、DDR內(nèi)存、總線接口等要素。

高速數(shù)據(jù)采集卡之FMC子板

在高速數(shù)據(jù)采集領域，F(xiàn)PGA因靈活性和可擴展性為連接不同的外部I/O提供了必要的條件。但如果不是統(tǒng)一的io標準，則會造成連接器和子板種類眾多，接口中不統(tǒng)一，重復設計的局面。它的系統(tǒng)的中心是一款仔細挑選的性能卓越的基礎計算機，它可以配備有8或16個驅(qū)動器托架和6個PCIe插槽的超微4U塔式機，并擁有2。為了避免這些問題，之前的設計一般遵循PMC和XMC標準，但因這些標準多年前制訂，而且主要針對單板計算機之類的解決方案，而不是FPGA，故而需要一種針對FPGA的子板標準，這種規(guī)范被叫FMC規(guī)范。