傳感器數據采集（優選）傳感器數據采集1.1數據采集的意義與任務

1.2數據采集系統的基本功能1.3數據采集系統的結構形式1.5數據處理的類型和任務第1章緒論第1章概論1.1數據采集的意義與任務

1.數據采集的定義

指采集溫度、壓力、流量等模擬量，轉換成數字量，由計算機進行存儲、處理、打印的過程。相應系統稱為數據采集系統。數據采集——

1.1數據采集的意義與任務

2.數據采集的意義

①在生產過程中，對工藝參數進行采集、監測，為提高質量，降低成本，提供信息。②在科學研究中，用來獲取微觀、動靜態信息。解決靠人不能解決的問題。作用意義：3.數據采集系統的任務有①采集傳感器輸出的模擬信號，并轉換成數字信號，然后送入計算機。②系統計算機對數字信號進行處理。1.1數據采集的意義與任務

例如，物體的運動數據記錄、處理。提高工作效率，取得較好的經濟效益。結果：1.1數據采集的意義與任務5.構成數據采集系統的依據

保證系統具備采樣精度的條件下，有盡可能高的采樣速度，以滿足實時處理、控制的要求。4.評價數據采集系統性能優劣的標準

標準有系統的采樣精度。系統的采樣速度。第1章概論1.2數據采集系統的基本功能

數據采集系統一般具有以下功能：1.采集數據按照采樣周期，對模擬、數字、開關信號采樣。2.模擬信號處理模擬信號—

指信號幅值隨時間連續變化的信號。特點：在規定的一段連續時間內，其幅值為連續值。優點：便于傳送。缺點：易受干擾。信號類型①由傳感器輸出的電壓信號②由儀表輸出的電流信號0～10mA4～20mA1.2

數據采集系統的基本功能

信號處理①將采樣信號②將轉換的數字信號作標度變換3.數字信號處理

數字信號—指在有限離散瞬時上取值間斷的信號。特點：時間和幅值都不連續的信號。1.2

數據采集系統的基本功能

→數字信號優點：抗干擾能力強缺點：需要一套轉換電路，增加成本。傳送方式①并行傳送②串行傳送信號處理：將數字信號采入計算機后，進行碼制轉換。如BCD→ASCII，便于在屏幕上顯示。1.2

數據采集系統的基本功能

4.開關信號的處理

開關信號—由按鈕、行程開關等器件觸點產生的信號。信號處理：根據開關的狀態執行相應的操作。5.二次數據計算

概念一次數據

—二次數據

—從傳感器采集的數據。對一次數據作計算得到的數據。1.2

數據采集系統的基本功能

1.2

數據采集系統的基本功能

二次數據平均、累計傅里葉變換、積分變換變化率、差值最大值、最小值6.屏幕顯示

將數字、圖形、圖表等顯示在屏幕上。7.數據存儲

按時間間隔，將數據存儲在外部存儲器。①數據采集的基本理論、概念。②數據采集理論的運用。⑤A/D轉換器—將模擬信號轉換為數字按時間間隔，打印輸出數字、圖形。以數字信號的形式傳送給上位機。采樣／保持器的通路。對采集到的數據進行變換計算，以得①在生產過程中，對工藝參數進1數據采集的意義與任務3數據采集系統的結構形式如BCD→ASCII，①采集傳感器輸出的模擬信號，并轉③分析計算數據中的內在特征（FFT）變換，得出振動波形的頻譜。行采集、監測，為提高質量，8.打印輸出按時間間隔，打印輸出數字、圖形。9.人機聯系

操作人員用鍵盤或鼠標與系統對話，完成運行方式的設置。1.2

數據采集系統的基本功能

1.3數據采集系統的結構形式

系統組成①硬件②軟件結構形式①微型計算機數據采集系統②集散型數據采集系統第1章概論1.3

數據采集系統的結構形式

1.微型計算機數據采集系統系統的結構如圖1.1所示。1.3

數據采集系統的結構形式

傳感器圖1.1微型計算機數據采集系統放大器采樣/保持器傳感器傳感器傳感器…A/D轉換器計算機顯示器打印機繪圖機定時與邏輯控制傳感器傳感器接口被測物理量數字信號開關信號…多路開關系統組成①傳感器—

將非電量轉換為電信號。②多路開關—

分時切換各路模擬量與采樣／保持器的通路。③程控放大器—

對模擬信號進行放大。④采樣/保持器—

保持模擬信號電壓。⑤A/D轉換器—

將模擬信號轉換為數字信號。⑥接口電路—

將數字信號進行整形電平調整。1.3

數據采集系統的結構形式

時序圖如圖1.2所示。1.3

數據采集系統的結構形式

(1)(2)(3)(4)(5)一個工作周期多路開關放大器采樣／保持A／D轉換數據總線圖1.2數據采集系統工作時序1.2

s6

stAD啟動脈沖如BCD→ASCII，①對采集信號作標度變換由按鈕、行程開關等器件觸3數據采集系統的結構形式消除在數據的采集、傳送和轉換過程3集散型數據采集系統3數據采集系統的結構形式3集散型數據采集系統（FFT）變換，得出振動波形的頻譜。解決靠人不能解決的問題。（FFT）變換，得出振動波形的頻譜。2數據采集系統的基本功能例如，在研究振動時，由于頻譜更能1數據采集的意義與任務①采集傳感器輸出的模擬信號，并轉①由傳感器輸出的電壓信號3數據采集系統的結構形式2數據采集系統的基本功能①微型計算機數據采集系統此，常對采集到的振動信號作傅里葉采樣／保持器的通路。對采集到的數據進行變換計算，以得指在有限離散瞬時上取值間數據采集站與上位機之間通常采用異步操作人員用鍵盤或鼠標與系統對話，②在科學研究中，用來獲取微觀、根據開關的狀態執行相應的操作。例如，在研究振動時，由于頻譜更能②在科學研究中，用來獲取微觀、以數字信號的形式傳送給上位機。系統特點①結構簡單，易實現②對環境要求不高③系統成本低④集散型的基本單元⑤模板齊全，易組成系統2.集散型數據采集系統

系統結構如圖1.3所示1.3

數據采集系統的結構形式

1.3

數據采集系統的結構形式

圖1.3集散型數據采集系統模擬量輸入模擬量輸入模擬量輸入數字量輸入數字量輸入數字量輸入RS-485RS-485生產現場生產現場生產現場數據采集站數據采集站數據采集站通信接口上位機數據采集站一般是由單片機數據采集裝置組成，位于生產設備附近，可獨立完成數據采集和預處理任務，還可將數據以數字信號的形式傳送給上位機。數據采集站與上位機之間通常采用異步串行傳送數據。數據通信通常采用主從方式，由上位機確定與哪一個數據采集站進行數據傳送。1.3

數據采集系統的結構形式

它由若干個“數據采集站”和一臺上位機及通信線路組成。系統特點①適應能力強②可靠性高③實時性好④對硬件要求不高1.3

數據采集系統的結構形式

1.5數據處理的類型和任務

處理類型①按處理方式實時（在線）處理事后（脫機）處理②按處理性質預處理剔除誤差標度變換二次處理微分、積分傅里葉變換第1章概論1.5

數據處理的類型和任務

處理任務①對采集信號作標度變換②消除數據中的干擾③分析計算數據中的內在特征對采集到的電信號作標度變換

將沒有明確物理意義的電壓信號，轉換為原來對應的物理量。消除數據中的干擾信號

消除在數據的采集、傳送和轉換過程中，由于系統內部和外部干擾而在數據中混入干擾信號，以保證采樣精度。分析計算數據的內在特征

對采集到的數據進行變換計算，以得到能表達采樣數據內在特征的二次數據。1.5

數據處理的類型和任務