[科普中国]-计算机采集

工作过程

对物理量进行测量．首先要通过传感器将物理量转换为电信号．再对这些电信号进行阻抗变换、滤波、放大、分压等处理，将反映物理量特征的信号分离出来，这一过程称为信号调理；然后对这些信号进行采样，所谓采样，就是按特定的频率获取信号在不同时间点上的量值，并将这些量值(通常为模拟量)转换为数字量；将模拟量转换为数字量的过程称为模/数转换，将转换所得到的数据进行数字滤波后，用来进行计算分析。对于单纯的测量系统或仪器，将计算分析的结果存入数据库中。对于控制系统，要根据计算分析结果，确定控制输出的方式和控制量的大小。1

相关技术计算机数据采集的主要技术包括信号调理与采样技术、A/D转换技术等，其中主要包括下面三个方面：

(1)模数转换(A/D转换)技术。

(2)数据采集方法与程序设计。

(3)信号处理与分析。2

采集装置计算机的A/D和DI功能为计算机数据采集提供了可能。原来使用胶片或光线示波器的记录方式、磁带机采集回放的方式，完全被计算机采集存储所代替。初始人们采用瞬时示波器，可以高速采集多路信息，但一般示波器缺少计算处理。普通计算机采集很适应多通道数据轮流采集或同步采集的要求，特别是采集的调零、标定、滤波都可以在采集时自动完成，数据后处理如整理压缩、相关分析、功率谱分析等也能顺利在计算机内完成。由于使用较为庞大的采集装置与台式微机，带到现场或野外还很不方便。于是各种模式的便携采集仪逐渐涌现，笔记本电脑上配置PICMIA的A/D转换卡，外接合适的信号调理电路就可以完成采集任务。另外无纸记录仪也可以完成这些功能，应变片、热敏电阻、热电偶等传感器信号经过放大就可以配接到记录仪端口，组成超小体积的计算机采集系统。3

功能(一)数据采样

所谓数据采样就是按照预先设定的时间间隔(称为采样周期)，对需要检测的模拟信号进行测量(有时还要对数字信号、开关信号进行采样)，并将其转换成计算机能够接受的数字量传送给计算机。

(二)采样信号处理

采样信号处理是指利用计算机对输入的数字量进行数据正确性判断、零点漂移修正、数字滤波、标度变换、线性化等处理。

(三)二次数据计算

直接由传感器采集到的数据称为一次数据，对其进行某种数学运算而获得的数据称为二次数据。二次数据计算主要有求平均值、累计值、变化率、差值、最大值和最小值等。

(四)数据显示

将各种数据以便于操作者观察的方式在显示器上显示出来，常见的显示方式有相关图、趋势图、模拟图、一览表等。

(五)数据存储

数据存储就是按照一定的时间间隔，定期将某些重要数据存储在外部存储器上。

(六)打印输出

(七)人机交互

是指操作人员通过键盘或鼠标与数据采集系统对话，完成对系统的运行方式、采样周期等参数的设置。此外，通过人机交互还可以进行系统功能、输出画面等的选择。4