【正文】 接方式，最終組成整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?！　。?）另外，這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是用數(shù)字信號(hào)傳輸代替模擬信號(hào)傳輸，有利于克服常模干擾和共模干擾?！　。?）系統(tǒng)實(shí)時(shí)相應(yīng)性好?！　。?）系統(tǒng)可靠性高。分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：　?。?）系統(tǒng)適應(yīng)能力強(qiáng)。分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)綜合和發(fā)展的產(chǎn)物，基于“分散采集、集中管理”的思想設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，由若干個(gè)“數(shù)據(jù)采集點(diǎn)”和上位機(jī)以及通信接口組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中某一部件出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)工作崩潰?？垢蓴_能力差，尤其對于被測對象物理位置分散、傳感器輸出的微弱信號(hào)需要長距離傳輸時(shí)，所受的干擾不容忽視的。系統(tǒng)的體積和設(shè)備量小，造價(jià)低。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，能滿足中小規(guī)模的集中數(shù)據(jù)采集的要求。數(shù)據(jù)采集模塊是屬于單片機(jī)的智能器件，在整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，每個(gè)模塊可以認(rèn)為是實(shí)時(shí)、并行地工作，每個(gè)模塊僅完成幾路信號(hào)的檢測和采集，實(shí)時(shí)響應(yīng)性能優(yōu)。相對于前兩種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)形式的數(shù)據(jù)采集速度最快，但所用的硬件電路復(fù)雜，成本較高。（1）多通道并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多通道并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖如上圖所示。這些同步數(shù)據(jù)可以描述各路信號(hào)的相位關(guān)系，所以這種結(jié)構(gòu)被稱為同步型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?！　《嗦纺M輸入信號(hào)共用一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器，但是每個(gè)通道各有一個(gè)采樣/保持器，在同一采樣指令控制下對各路信號(hào)同步進(jìn)行信號(hào)采樣，得到各路信號(hào)在同一時(shí)刻的瞬時(shí)值。如果信號(hào)很弱而干擾噪聲強(qiáng)，需要在系統(tǒng)電路中增加信號(hào)放大電路和濾波環(huán)節(jié)。多通道共享采樣保持器和 AD 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖這種采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式最簡單，所用芯片數(shù)量少，適用于信號(hào)變化率不高、對采樣信號(hào)不要求同步的場合。在轉(zhuǎn)換期間，多路開關(guān)將下一路信號(hào)切換到采樣/保持器的輸入端，系統(tǒng)不斷重復(fù)以上的操作，可以實(shí)現(xiàn)對多通道模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)采集。 系統(tǒng)常見的幾種結(jié)構(gòu)形式 　?。?）多通道共享采樣/保持器和 A/D 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)這種系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示，這種結(jié)構(gòu)形式采用分時(shí)轉(zhuǎn)換工作的方式，多路被測信號(hào)共用一個(gè)采樣/保持器和一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器。（4）動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍是指某個(gè)確定的物理量的變化范圍。（3）采集速率采集速率又稱為系統(tǒng)通過速率或吞吐率，是指在滿足系統(tǒng)精度指標(biāo)的前提下，系統(tǒng)對輸入的模擬信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)所能完成的采集次數(shù)，或者說是系統(tǒng)每個(gè)通道、每秒鐘可采集的有效數(shù)據(jù)的數(shù)量。只有當(dāng)這些子系統(tǒng)的精度都明顯優(yōu)于 A/D 轉(zhuǎn)換器的精度時(shí)，系統(tǒng)精度才有可能達(dá)到 A/D 轉(zhuǎn)換器的精度。實(shí)際上，系統(tǒng)精度往往達(dá)不到A/D 轉(zhuǎn)換器的精度。（2）系統(tǒng)精度系統(tǒng)精度是指當(dāng)系統(tǒng)工作在額定采集速率下，整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所能達(dá)到的轉(zhuǎn)換精度。（1）系統(tǒng)分辨率系統(tǒng)分辨率是指數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以分辨的輸入信號(hào)的最小變化量。（6）總線在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，總線技術(shù)它對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展起著重要作用。（4）數(shù)據(jù)采集過程一般都具有“實(shí)時(shí)”特性，實(shí)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)是能滿足實(shí)際需要；對于通用采集系統(tǒng)一般希望有盡可能高的速度，以滿足更多的應(yīng)用環(huán)境。（2）軟件在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的作用越來越大，增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性?；贛ATLAB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡圖硬件驅(qū)動(dòng)程序適配器在硬件驅(qū)動(dòng)程序和數(shù)據(jù)采集引擎之間交換屬性數(shù)值、數(shù)據(jù)和事件；數(shù)據(jù)采集引擎用來存儲(chǔ)各個(gè)設(shè)備對象，以及每個(gè)設(shè)備對象的屬性值；對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)并且使不同事件同步；M文件用來創(chuàng)建設(shè)備對象、采集或輸出數(shù)據(jù)、配置屬性值和檢測數(shù)據(jù)采集狀態(tài)和數(shù)據(jù)采集設(shè)備。圖23給出了基于MATLAB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的簡圖，主要部件數(shù)據(jù)采集工具箱提供了硬件驅(qū)動(dòng)程序和MATLAB環(huán)境之間“對話”所需的硬件驅(qū)動(dòng)程序適配器、數(shù)據(jù)采集引擎和M文件函數(shù)．圖23全部數(shù)據(jù)的時(shí)域和頻域波形以圖形方式直觀地呈現(xiàn)于用戶面前。整個(gè)系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析兩大部分，以友好的圖形界面與用戶進(jìn)行交互溝通。而利用聲卡作為A／D轉(zhuǎn)換工具，經(jīng)過衰減和取樣電路得到的模擬信號(hào)送至聲卡的線路輸入端LINEIN，并利用MATLAB中提供的數(shù)據(jù)采集工具箱，可滿足控制聲卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的要求?！　　　　　　D22 一般的外置式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)利用聲卡在WINDOWS環(huán)境下開發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，由于受編程語言的限制，其數(shù)據(jù)分析與處理的功能非常有限。根據(jù)不同的要求，在PC機(jī)上利用MATLAB以及二次編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與處理。模擬信號(hào)由傳感器采得經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊送入數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備。 根據(jù)各種非電或電信號(hào)的特征，利用相應(yīng)的歸一化技術(shù)，將其轉(zhuǎn)換為可真實(shí)反映事物特征的電信號(hào)后，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的有限長二進(jìn)制數(shù)字編碼，以此作為研究自然科學(xué)和實(shí)現(xiàn)工業(yè)實(shí)時(shí)控制的重要依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對宏觀和微觀自然科學(xué)的量化認(rèn)識(shí)，典型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成如圖21所示。采集子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將客觀世界被測對象信號(hào)采集和轉(zhuǎn)換為能被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)的功能等；計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的控制、存儲(chǔ)和處理等功能，計(jì)算機(jī)起著對采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理、統(tǒng)計(jì)分析、提供人機(jī)接口與其他計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信和交換的功能?！　?3)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與處理軟件　目前國外的測試儀器或系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，在生產(chǎn)硬件的同時(shí)，推出其相應(yīng)的支持軟件或軟件開發(fā)平臺(tái)，如為產(chǎn)品開發(fā)者提供的軟件工具；為系統(tǒng)集成者提供系統(tǒng)應(yīng)用軟件的集成的環(huán)境；為終端用戶提供編寫自己的用戶應(yīng)用程序的手段。②并行式采集（Parallel Acquisition)：多個(gè)通道同步并行采集，每個(gè)通道采用一個(gè)獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換器，通道采集速率只取決于A/D的轉(zhuǎn)換速率，與通道數(shù)無關(guān)。④變速率變分辨率采樣。例如對于 1 GHz 的方波，進(jìn)行周期微差法采樣，每個(gè)周期的采樣只有微小的時(shí)差，將若干個(gè)周期中的樣點(diǎn)集中排列，即可測出方波上升沿和下降沿的波形。主要是對于重復(fù)的周期波形進(jìn)行等效時(shí)間采樣。fch = 20 kHz177。例如采樣頻率fs為10kHz，可對頻帶fch落于11～14kHz的信號(hào)(頻帶寬度為3kHz，=5kHz)進(jìn)行欠采樣。②欠采樣（Under Sampling）。采樣方式中最早是過采樣，根據(jù)采樣定理，采樣頻率fs必須高于被采信號(hào)最高頻率fch的兩倍，才不致產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象。20世紀(jì)90年代末，隨著數(shù)字技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已向著并行、高速、大量存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)分析處理、集成化等方向發(fā)展。高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展一方面是提高采集速率，另一方面不斷向兩端延伸。因此，國內(nèi)外以 DSP 作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣控制和分析運(yùn)算的研究與應(yīng)用正在展開。此外，為了解決 SOC 方案中數(shù)據(jù)處理性能的不足，采用 DSP 作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的 CPU 的研究與應(yīng)用目前也逐漸引起業(yè)內(nèi)重視。通常在一塊芯片上會(huì)集成一個(gè)，可以采樣多路模擬信號(hào)的 A/D 轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)和一個(gè)硬 CPU 核(比如增強(qiáng)型 80_52 內(nèi)核)，而且其CPU 的運(yùn)算處理速度和性能也較早期的標(biāo)準(zhǔn) CPU 內(nèi)核提高了數(shù)倍，而且有著極低的功耗。計(jì)算機(jī)的性能提升和由此引起的基于計(jì)算機(jī)的測量技術(shù)的創(chuàng)新，正在持續(xù)不斷地模糊著傳統(tǒng)儀器和基于計(jì)算機(jī)的測量儀器之間的界線。在過去的二十年中，開放式架構(gòu) PC 機(jī)的處理能力平均每十八個(gè)月就增強(qiáng)一倍?？傊?，伴隨著高性能微處理器的采用和用戶技術(shù)要求的不斷提高，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能也越來越完善。而在數(shù)據(jù)分析的微處理器上，最初的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以 8 位單片機(jī)為核心，隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，新興單片機(jī)的不斷問世，十六位、三十二位單片機(jī)也為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研制廠家所采用，近年來采用具有 DSP 功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也己投入市場。隨著微電子制造工藝水平的飛速提高及數(shù)據(jù)分析理論的進(jìn)一步完善