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  木魚來了aCh2i 2016-06-30 00:00:00

  信號調(diào)理配件可用于各種重要的應(yīng)用 　　放大功能——放大是Z為普遍的信號調(diào)理功能。例如，需要對熱電偶的信號進行放大以提高分辨率和降低噪聲。為了得到Z高的分辨率，要對 信號放大以使調(diào)理后信號的Z大電壓范圍和ADC的Z大輸入范圍相等。又例如，SCXI有多種信號調(diào)理模塊可以放大輸入信號。在臨近傳感器的SCXI機箱內(nèi) 對低電壓信號進行放大，然后把放大后的高電壓信號傳送到PC，從而Z大限度地降低噪聲對讀數(shù)的影響。 　　隔離功能——另一種常見的信號調(diào)理應(yīng)用是為了安全目的把傳感器的信號和計算機相隔離。被監(jiān)測的系統(tǒng)可能產(chǎn)生瞬態(tài)的高壓，如果不使用信 號調(diào)理， 這種高壓會對計算機造成損害。 使用隔離的另一原因是為了確保插入式數(shù)據(jù)采集設(shè)備的讀數(shù)不會受到接地電勢差或共模電壓的影響。當(dāng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備輸入和所采集的信號使用不同的參考“地線”， 而一旦這兩個參考地線有電勢差，就會帶來麻煩。這種電勢差會產(chǎn)生所謂的接地回路，這樣就將使所采集信號的讀數(shù)不準(zhǔn)確；或者如果電勢差太大，它也會對測量系 統(tǒng)造成損害。使用隔離式信號調(diào)理能消除接地回路并確保信號可以被準(zhǔn)確地采集。例如，SCXI-1120和SCXI-1121模塊能提供高達250 Vrms的共模電壓隔離，SCXI-1122能提供高達450 Vrms電壓隔離。 　　多路復(fù)用功能——多路復(fù)用是使用單個測量設(shè)備來測量多個信號的常用技術(shù)。模擬信號的信號調(diào)理硬件常對如溫度這樣緩慢變化的信號使用多 路復(fù)用方式。ADC采集一個通道后，轉(zhuǎn)換到另一個通道并進行采集，然后再轉(zhuǎn)換到下一個通道，如此往復(fù)。由于同一個ADC可以采集多個通道而不是一個通道， 每個通道的有效采樣速率和所采樣的通道數(shù)呈反比。例如，1MS/s的PCI-MIO-16E-1采樣通道為10個，那么每個通道的有效采集速率大約為： 　　 　　由于模擬信號的模擬SCXI模塊采用多路復(fù)用技術(shù)，一個數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以測量多達3，072個信號。 　　使用AMUX-64T模擬多路復(fù)用器，您可以使用一個設(shè)備來測量256個信號。所有內(nèi)置有多路復(fù)用器的數(shù)據(jù)采集設(shè)備也具備這一特性。 　　濾波功能——濾波器的功能是指在您所測量的信號中濾除不需要的信號。噪聲濾波器用于如溫度這樣直流信號，它可以衰減那些降低測量精度的高頻信號。例如，許多SCXI模塊在使用數(shù)據(jù)采集設(shè)備對信號數(shù)字化前使用4 Hz和10 kHz的低通濾波器來濾除噪聲。 　　如振動這樣的交流信號常常需要另一種被稱為抗混疊的濾波器。像噪聲濾波器一樣，抗混頻濾波器也是低通濾波器；然而，它需要有非常陡的截止速率，從而 可以濾除信號中所有高于設(shè)備輸入波段的頻率。如果這些頻率沒有被濾除，它們將會作為信號錯誤地出現(xiàn)在設(shè)備輸入帶寬中。專為測量交流信號而設(shè)計的設(shè)備—— NI 455x、NI 445x和NI 447x動態(tài)信號采集（DSA）設(shè)備，NI6115同步采樣多功能I/O設(shè)備，SCXI-1141模塊都有內(nèi)置的抗混頻濾波器。 　　激勵功能——對于某些傳感器信號調(diào)理也能提供激勵源。例如，應(yīng)力計、熱敏電阻器和RTD需要有外部電壓或電流激勵信號。用于這些傳感 器的信號調(diào)理模塊常用來提供激勵信號。RTD測量常使用電流源來把電阻上的變化量轉(zhuǎn)化為可測量電壓。應(yīng)力計是阻值非常低的電阻設(shè)備，常用于配有電壓激勵源 的惠斯通電橋。SCXI-1121和SCXI-1122有板載的激勵源，可配置為電流或電壓激勵，從而可用于壓力計、熱敏電阻器或RTD。 　　線性化功能——另一種常見的信號調(diào)理功能是線性化功能。許多傳感器，如熱電偶，對被測量的物理量的響應(yīng)是非線性的。NI的NI-DAQ、LabVIEW、Measurement Studio和VirtualBench等應(yīng)用軟件包包含了應(yīng)用于熱電偶、壓力計和RTD的線性化功能。 　　您需要了解您的信號的特性，用于測量信號的配置以及系統(tǒng)周圍環(huán)境的影響。根據(jù)這些信息，您才可以確定您的DAQ系統(tǒng)是否需要使用信號調(diào)理。 　　數(shù)據(jù)采集硬件 　　模擬輸入 　　模擬輸入的基本考慮－在模擬輸入的技術(shù)說明中將給出關(guān)于數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的精度和功能的信息?；炯夹g(shù)說明適用于大部分?jǐn)?shù)據(jù)采集產(chǎn)品，包括通道數(shù)目、采樣速率、分辨率和輸入范圍等方面的信息。 　　通道數(shù)－對于采用單端和差分兩種輸入方式的設(shè)備，模擬輸入通道數(shù)可以分為單端輸入通道數(shù)和差分輸入通道數(shù)。在單端輸入中，輸入信號均 以共同的地線為基準(zhǔn)。這種輸入方法主要應(yīng)用于輸入信號電壓較高（高于1 V），信號源到模擬輸入硬件的導(dǎo)線較短（低于15 ft），且所有的輸入信號共用一個基準(zhǔn)地線。如果信號達不到這些標(biāo)準(zhǔn)，此時應(yīng)該用差分輸入。對于差分輸入，每一個輸入信號都有自有的基準(zhǔn)地線；由于共模噪 聲可以被導(dǎo)線所消除，從而減小了噪聲誤差。 　　采樣速率－這一參數(shù)決定了每秒種進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的次數(shù)。一個高采樣速率可以在給定時間下采集更多數(shù)據(jù)，因此能更好地反映原始信號。 　　多路復(fù)用－多路復(fù)用是使用單個模數(shù)轉(zhuǎn)換器來測量多個信號的一種常用技術(shù)。要了解更多關(guān)于多路復(fù)用的信息，請參看此文的“信號調(diào)理”章節(jié)。 　　分辨率－模數(shù)轉(zhuǎn)換器用來表示模擬信號的位數(shù)即是分辨率。分辨率越高，信號范圍被分割成的區(qū)間數(shù)目越多，因此，能探測到的電壓變量就越 小。圖3顯示了一個正弦波和使用一個理想的3位模數(shù)轉(zhuǎn)換器所獲得相應(yīng)數(shù)字圖像。一個3位變換器（此器件在實際中很少用到，在此處是為了便于說明）可以把模 擬范圍分為23，或8個區(qū)間。 　　每一個區(qū)間都由在000至111內(nèi)的一個二進制碼來表示。很明顯，用數(shù)字來表示原始模擬信號并不是一種很好的方法，這是由于在轉(zhuǎn)換過程中會丟失信 息。然而，當(dāng)分辨率增加至16位時，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的編碼數(shù)目從8增長至65，536，由此可見，在恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計模擬輸入電路其它部分的情況下，您可以對模擬信 號進行非常準(zhǔn)確的數(shù)字化。

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