【文章內(nèi)容簡介】 ting the purchase of a data acquisition device or system is to determine the tasks at hand and the desired output, and then select the type and scope of equipment that meets their criteria. All of the sophisticated equipment and analysis tools that are available are designed to help users understand the phenomena they are monitoring. The tools are merely a means to an end. 正確選擇數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 工程師經(jīng)常要對(duì)很長時(shí)間內(nèi)的很多信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測、畫圖和分析產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。監(jiān)測、記錄和分析數(shù)據(jù)在大范圍內(nèi)的應(yīng)用趨勢上升，包括設(shè)計(jì) 檢定產(chǎn)品發(fā)展?fàn)顟B(tài)、環(huán)境的監(jiān)測、組成物的檢驗(yàn)、benchtop 測試和處理故障檢查。 從簡單的紙筆記錄方法到現(xiàn)在所使用的復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)這些應(yīng)用筆記描述了你能獲得、記錄和分析數(shù)據(jù)的很多種不同方法和裝置。討論每一種方法的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，然后列出一張能夠指引你選擇適合你實(shí)際需要的問題單。 前言 在工程上，我們有時(shí)遇到一些困難，諸如監(jiān)控設(shè)備分散在大范圍內(nèi)，危險(xiǎn)的工作環(huán)境很容易 引發(fā)一些困難。在這種情況下，操作者可能采用視訊遙控，通過大量檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑z測室，在那里收集、存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)。 自動(dòng)數(shù)據(jù)采集的控制系統(tǒng)能夠完成很多任務(wù)，像自動(dòng)定時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，高度自動(dòng)化為特色，大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和可靠功能。 自動(dòng)數(shù)據(jù)采集的控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)優(yōu)如下特點(diǎn)： 1 多通路數(shù)： 32（根據(jù)使用者的需要增長或減少） 2 掃描持續(xù)時(shí)間：由使用者決定，最快一秒種掃描 32 點(diǎn) 3 存儲(chǔ)容量： 20G（可能增加或減少） 4 顯示：（ a）參數(shù)表 （ b）歷史趨勢 （ c）專欄圖表 5 功能：實(shí)時(shí)監(jiān)測、控制和報(bào)警 6 大體尺寸： 50cm50cm72cm 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，正如名字所暗示的，是一種用來采集信息成文件或分析一些現(xiàn)象的產(chǎn)品或過程。在最簡單的形式中，技術(shù)人員將烤箱的溫度記錄在一張紙上就是數(shù)據(jù)采集。隨著技術(shù)的發(fā)展，通過電子設(shè)備，這個(gè)過程已經(jīng)得到簡化和變得比較精確、多用途和可靠。設(shè)備從簡單的存儲(chǔ)器發(fā)展到復(fù)雜的電腦系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品像聚焦點(diǎn)一樣為系統(tǒng)服務(wù)，和一系列產(chǎn)品一起，諸如傳感器顯示溫度、水流、程度或者過程。 數(shù)據(jù)采集技術(shù)在過去 30 到 40 年以來已經(jīng)取得了很大的飛躍。舉例來說 ,在 40 年以前 ,在一個(gè)著名的學(xué)院實(shí) 驗(yàn)室中 ,為追蹤用青銅做的坩堝中的溫度上升情況的裝置是由熱電偶、繼電器、查詢臺(tái)、一捆紙和一支鉛筆。 今天的大學(xué)學(xué)生很可能在 PC 機(jī)上自動(dòng)處理和分析數(shù)據(jù)，有很多種可供你選擇的方法去采集數(shù)據(jù)。至于選擇哪一種方法取決于多種因素，包括任務(wù)的復(fù)雜度、你所需要的速度和精度、你想要的證據(jù)資料等等。無論是簡單的還是復(fù)雜的，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都能夠運(yùn)行并發(fā)揮它的作用。 鉛筆和紙 用鉛筆和紙的舊方式對(duì)于一些情形仍然是可行的，而且它便宜、易獲得、快速和容易開始。而你所需要的就是捕捉到多路數(shù)字信息（ DMM），然后開始用手記錄數(shù)據(jù)。 不幸的是 這種方法容易發(fā)生錯(cuò)誤、采集數(shù)據(jù)變慢和需要太多的人工分析。此外，它只能單通道采集數(shù)據(jù)；但是當(dāng)你使用多通道 DMM 時(shí)，系統(tǒng)將很快變得非常龐大和呆笨拙。精度取決于謄寫器的水平，并且你可能需要自己動(dòng)手依比例輸入。舉例來說 , 如果 DMM 沒有配備處理溫度的傳感器 ,舊需要?jiǎng)邮终冶壤？紤]到這些限制，只有當(dāng)你需要實(shí)行一個(gè)快速實(shí)驗(yàn)時(shí)，它才是一個(gè)可接受的方法。 長條圖表記錄儀 現(xiàn)代多種版本的長條圖表記錄儀允許你從多個(gè)輸入取得數(shù)據(jù)。他們提供數(shù)據(jù)的長備紙記錄 ,因?yàn)閿?shù)據(jù)是圖解的格式 ,他們易于現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)。一旦建立了長條圖表記錄儀，在 沒有操作員或計(jì)算機(jī)的情況下，大多數(shù)記錄儀具有足夠的內(nèi)部智能運(yùn)行。缺點(diǎn)是缺乏靈活性和相對(duì)的精度低，時(shí)常限制在百分點(diǎn)。你能很清楚地感覺到與筆只有小的改變。在多通道內(nèi)較長時(shí)間的監(jiān)控，記錄儀能發(fā)揮很好的作用，除此之外，它們的價(jià)值得到限制。舉例來說，他們不能夠與另外的裝置輪流作用。其他的顧慮就是筆和紙的維護(hù) ,紙的供給和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) ,最重要的是紙的濫用和浪費(fèi)。然而，記錄儀相當(dāng)容易建立和操作，為數(shù)據(jù)快速而簡單的分析提供永久的記錄。 數(shù)字掃描傳多用表 一些 benchtop DMMs 提供可選擇的掃描能力。儀器的背面有一個(gè)槽 孔接收一張?jiān)谳^多輸入時(shí)能多重發(fā)訊的掃描儀卡片，通常是 8 到 10 通道的 mux。固有的在儀器的前面嵌板中的受到限制。它的柔韌性也受到限制，因?yàn)樗荒艹^可用通道數(shù)。外部的 PC 機(jī)通常處理數(shù)據(jù)采集和分析。 PC 機(jī)插件卡片 PC 機(jī)插件卡片是單板測量系統(tǒng)，它利用 ISA 或 PCI 總線在 PC 機(jī)內(nèi)擴(kuò)大插槽。它們時(shí)常具有高達(dá)每秒 1000 的閱讀速率。 8 到 16 通道是普遍的，采集的數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在電腦里，然后進(jìn)行分析。因?yàn)榭ㄆ举|(zhì)上是計(jì)算機(jī)的一部分 ,建立測試是容易的。 PC 機(jī)卡也相對(duì)的便宜 ,一部分地，因?yàn)樗麄円詠碇鳈C(jī) PC 去提供能源、機(jī)械附件 和使用界面。 數(shù)據(jù)采集的選擇 在缺點(diǎn)上， PC 機(jī)插件卡片時(shí)常只有 12 字的容量 ,因此你不能察覺輸入信號(hào)的小變化。此外 ,PC機(jī)內(nèi)的電子環(huán)境經(jīng)常很容易發(fā)出噪聲、產(chǎn)生高速率的時(shí)鐘和總線噪聲，電子接觸面限制 PC 機(jī)插件卡片的精度。這些插件卡片也測量一定范圍的電壓。為了測量其他輸入信號(hào)，如電壓、溫度和阻力，你也許需要一些外部信號(hào)監(jiān)測的器件。其它關(guān)心包括復(fù)雜的校正和全部的系統(tǒng)成本 ,尤其如果你需要購買額外信號(hào)監(jiān)測器件或用 PC 機(jī)適應(yīng)插件卡片。把這些考慮進(jìn)去，如果你的需要在卡片的能力和限制范圍內(nèi)變動(dòng)， PC 機(jī)插件卡片給數(shù)據(jù)采集提供吸 引人的方法。 數(shù)據(jù)電子自動(dòng)記錄儀 數(shù)據(jù)電子自動(dòng)記錄儀是典型的單機(jī)儀器，一旦配備它們 ,就能測量、記錄和顯示數(shù)據(jù)而不需要操作員或計(jì)算機(jī)參與。它們能夠處理多信號(hào)輸入，有時(shí)可達(dá) 120 通道。 精度可與無與倫比的臺(tái)式 DMMs 匹敵 ,由于它在 22 字、 個(gè)百分率的精度范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。一些數(shù)據(jù)電子自動(dòng)記錄儀有能力按比例測量 ,檢查結(jié)果不受使用者定義的限制 ,而且輸出為控制作信號(hào)。 使用數(shù)據(jù)電子自動(dòng)記錄儀的一個(gè)好處就是他們的內(nèi)部監(jiān)測信號(hào)。大部分能夠直接地測量若干不同的輸入信號(hào)，而不需要額外的信號(hào)監(jiān)測器件。一個(gè)通道能夠監(jiān)測熱 電偶、溫阻器（ RTD）和電壓。 熱電偶為準(zhǔn)確的溫度測量提供具有參考價(jià)值的補(bǔ)償，是很典型的配備了多路插件卡片。內(nèi)設(shè)智能數(shù)據(jù)電子自動(dòng)記錄儀幫助你設(shè)定測量周期和具體指定每個(gè)通道的參數(shù)。一旦你全部設(shè)定好，數(shù)據(jù)電子自動(dòng)記錄儀就如同無與倫比的裝置運(yùn)行。它們存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分布在內(nèi)存中 ,能夠容納500000 或更多的閱讀量。 與 PC 機(jī)連接容易將數(shù)據(jù)傳送到電腦進(jìn)行進(jìn)一步的分析。大多數(shù)數(shù)據(jù)電子自動(dòng)記錄儀可設(shè)計(jì)為柔性和簡單的組態(tài)和操作 , 而且經(jīng)由電池包裹或其它方法，多數(shù)提供遠(yuǎn)程位置的操作選項(xiàng)。靠 A/ D 轉(zhuǎn)換技術(shù) ,一定的數(shù)據(jù)電子自動(dòng) 記錄儀閱讀的速率比較低，尤其是跟 PC 機(jī)插件卡片比較。然而，每秒 250 的閱讀速率比較少見。要牢記正在測量的許多現(xiàn)象本質(zhì)上是物理的，如溫度、壓力和流量，而且一般有較少的變動(dòng)。此外，因?yàn)閿?shù)據(jù)電子自動(dòng)記錄儀的監(jiān)測精度 ,多量且平均閱讀沒有必要，就像它們經(jīng)常在 PC 記插件卡片一樣。 前端數(shù)據(jù)采集 前端數(shù)據(jù)采集經(jīng)常做成模塊而且是典型地與 PC 機(jī)或控制器連接。他們被用于自動(dòng)化的測試中，為其它測試裝備采集數(shù)據(jù)、控制和循環(huán)檢測信號(hào)。發(fā)送信號(hào)測試裝備的零配件。前端運(yùn)轉(zhuǎn)的效率是非常高的 ,能與速度和精度與最好的單機(jī)儀器匹敵。前端數(shù)據(jù)采集 在很多模型里都能運(yùn)行，包括 VXI 版本 ,如 Agilent E1419A 多功能測量和 VXI 控制模型，還有專有的卡片升降室。雖然前端器成本已經(jīng)降低 ,但是這些系統(tǒng)可能會(huì)非常貴 ,除非你需要提供高的運(yùn)轉(zhuǎn) ,而查找它們的價(jià)格是禁止的。另一方面 ,它們的確能夠提供相當(dāng)多的可撓性和測量能力。 數(shù)據(jù)電子自動(dòng)記錄儀的應(yīng)用 好的、成本低的數(shù)據(jù)電子自動(dòng)記錄儀有合適的通道數(shù)（ 2060 通道）和掃描速率相對(duì)低但對(duì)于多數(shù)工程師的普遍應(yīng)用已足夠。一些關(guān)鍵的應(yīng)用包括 : ?產(chǎn)品特征 ?電子產(chǎn)品的熱靠模切削 ?環(huán)境的測試 。 環(huán)境的監(jiān)測 ?組成物特征 ?電池測試 ?建筑物和計(jì)算機(jī)容量監(jiān)測 ?過程監(jiān)測，評(píng)估和故障修理 沒有哪一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠適應(yīng)所有情況。回答下列各問題，可能幫助你決定選哪一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)最適合你的實(shí)際情況： 1 系統(tǒng)跟我的應(yīng)用匹配嗎 ? 測量方法、精度和噪聲處理是什么 ?它掃描多快 ?什么傳感器和支持什么測量功能 ?為了將來的需要，它是可升級(jí)的還是可擴(kuò)張的 ?它是便攜式的嗎 ?它操作起來，是一個(gè)無與倫比的儀器嗎 ? 2 它的成本是多少 ? 軟件被包括在內(nèi) ,還是額外之物 ?它需要以信號(hào)數(shù)據(jù)片為條件嗎 ?可靠的周期是多少 ?它有多容易的校正 ? 3 它有多容易使用 ? 規(guī)格能被了解嗎 ?使用者界面如何 ?為新的應(yīng)用，再配置有多困難 ?數(shù)據(jù)能容易地被轉(zhuǎn)移到新的應(yīng)用嗎 ?支持哪一種應(yīng)用包 ? 結(jié)論 數(shù)據(jù)采集能從鉛筆，紙和一個(gè)測定裝置發(fā)展到一個(gè)高度復(fù)雜的系統(tǒng)硬件儀表和軟件分析工具。使用者打算購買數(shù)據(jù)采集裝置或系統(tǒng)的第一步?jīng)Q定于身邊的任務(wù)和想要的輸出，然后選擇類型和儀器符合他們的標(biāo)準(zhǔn)的范圍。所有的復(fù)雜的設(shè)備和分析工具是幫助使用者理解檢測對(duì)象。工具僅僅是對(duì)一個(gè)目的的一種方法。 DATA WAREHOUSE Data warehousing provides architectures and tools for business executives to systematically anize, understand, and use their data to make strategic decisions. A large number of anizations have found that data warehouse systems are valuable tools in today39。s petitive, fast evolving world. In the last several years, many firms have spent millions of dollars in building enterprisewide data warehouses. Many people feel that with petition mounting in every industry, data warehousing is the latest musthave marketing weapon —— a way to keep customers by learning more about their needs. “So, you may ask, full of intrigue, “what exactly is a data warehouse? Data warehouses have been defined in many ways, making it difficult to formulate a rigorous definition. Loosely speaking, a data warehouse refers to a database that is maintained separately from an anization39。s operational databases. Data warehouse systems allow for the integration of a variety of application systems. They support information processing by providing a solid platform of consolidated, historical data for analysis. According to W. H. Inmon, a leading architect in the construction of data warehouse systems, “a data warehouse is a subjectoriented, integrated, timevariant, and nonvolatile collection of data in support of management39。s decision making process. This short, but prehensive definition presents the major features of a data warehouse. The four keywords, subjectoriented, integrated, timevariant, and nonvolatile, distinguish data warehous