數(shù)據(jù)采集增益和動(dòng)態(tài)范圍考慮因素

試圖以太低的增益因數(shù)獲取毫伏級(jí)信號(hào)就像試圖從一百碼外讀取車牌一樣。為了讀取盤子，你需要某種放大倍率，也許是一副雙筒望遠(yuǎn)鏡。在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，放大倍率轉(zhuǎn)化為增益因子。

通過(guò)允許用戶為每個(gè)要采集的通道選擇一個(gè)增益因數(shù)，WinDaq? 數(shù)據(jù)采集軟件使您能夠利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍。選擇合適的增益因數(shù)將為您采集的波形提供更準(zhǔn)確、更高分辨率的表示形式。

本文討論了增益因數(shù)和動(dòng)態(tài)范圍及其關(guān)系。本文提供了一些示例來(lái)說(shuō)明選擇合適的增益因數(shù)的重要性，以及如何為您的應(yīng)用選擇合適的增益因數(shù)。一個(gè)簡(jiǎn)短的過(guò)程將說(shuō)明如何在WinDaq軟件中更改增益因子。

增益因數(shù)和動(dòng)態(tài)范圍

增益因子只是增益增加的因子。動(dòng)態(tài)范圍是指數(shù)據(jù)采集設(shè)備的最大分辨率。增益因數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致分辨率的提高。分辨率的提高可以更詳細(xì)地表示波形。查看圖 1a 和 1b。圖1a顯示了增益因數(shù)為10的波形，圖1b顯示了增益因數(shù)為100的相同波形。

圖1a --以增益因子10顯示的波形。

圖 1b-- 顯示的相同波形，增益因子為 100。

當(dāng)精度很重要時(shí)，適當(dāng)?shù)脑鲆嬉驍?shù)至關(guān)重要。對(duì)壓力和/或流量的微小變化感興趣的醫(yī)學(xué)研究人員會(huì)發(fā)現(xiàn)，選擇合適的增益因子對(duì)于看到這些變化至關(guān)重要。在工業(yè)中，適當(dāng)?shù)脑鲆嬉驍?shù)可能允許技術(shù)人員檢測(cè)線路電壓中的小異常，否則這些異常可能會(huì)被忽略。

我應(yīng)該選擇哪種增益因子？

默認(rèn)情況下，任何DATAQ Instruments數(shù)據(jù)采集設(shè)備的增益因數(shù)都設(shè)置為“1”。增益因數(shù)“1”表示數(shù)據(jù)采集設(shè)備的最大滿量程范圍。最大滿量程范圍因您使用的設(shè)備而異（即，DI-710-UL的最大滿量程范圍為 ±10 伏，而DI-730的最大滿量程范圍為 ±1000 伏）。

隨著增益因數(shù)的增加，滿量程范圍變窄。為確保您以最佳分辨率采集數(shù)據(jù)，請(qǐng)選擇具有足夠大的滿量程范圍的最高增益因數(shù)，以顯示波形而不會(huì)產(chǎn)生削波。

增益、屏幕縮放和WinDaq軟件

獲取數(shù)據(jù)時(shí)的一個(gè)常見(jiàn)錯(cuò)誤是混淆屏幕縮放和增益。盡管可以使用WinDaq軟件更改通道的縮放比例以顯示更好的結(jié)果，但分辨率保持不變。下面的圖 2 顯示了 DI-730 通道 1 和 2 上顯示的相同波形。通道 1 設(shè)置為默認(rèn)增益 1，使用屏幕縮放來(lái)顯示波形。通道2的增益設(shè)置為100。通過(guò)從“縮放”菜單中選擇“顯示動(dòng)態(tài)范圍”（圖 3），差異變得清晰。圖4顯示了每個(gè)通道上相對(duì)于動(dòng)態(tài)范圍的波形。如您所見(jiàn)，增益因數(shù)為1（滿量程范圍= ±1000V），實(shí)際使用的動(dòng)態(tài)范圍比例很小。

圖 2 -- 增益因子為“1”時(shí)，屏幕縮放用于顯示通道 1 上的波形。增益因數(shù)為“100”時(shí)，相同的波形顯示在通道2上，無(wú)需屏幕縮放。

圖 3 -- 從“縮放”菜單中選擇“顯示動(dòng)態(tài)范圍”，用戶可以查看相對(duì)于器件滿量程范圍的波形。

圖 4 -- 正如您在通道 1 上看到的，啟用“顯示動(dòng)態(tài)范圍”后，實(shí)際使用的動(dòng)態(tài)范圍比例非常小。增益因數(shù)為100時(shí)，通道2使用較大比例的動(dòng)態(tài)范圍。

使用屏幕縮放來(lái)顯示波形等效于調(diào)高立體聲音響的音量以拾取遠(yuǎn)處的廣播電臺(tái)。雖然聲級(jí)會(huì)增加，但接收效果不會(huì)改善。

程序

使用以下過(guò)程更改WinDaq采集軟件中的增益因子。

1. 通過(guò)單擊要修改的頻道的注釋區(qū)域來(lái)選擇一個(gè)頻道。

圖5

2. 在“編輯”菜單中，選擇“頻道設(shè)置”。

3. 從列表中選擇一個(gè)增益因子。

圖 6-- 從提供的列表中選擇一個(gè)增益因數(shù)。

結(jié)論

使用WinDaq數(shù)據(jù)采集軟件為每個(gè)通道選擇增益因數(shù)的能力使您可以充分利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍。顯示您采集的波形的清晰、準(zhǔn)確表示的能力可能是忽略關(guān)鍵數(shù)據(jù)與忽略關(guān)鍵數(shù)據(jù)之間的區(qū)別。

審核編輯：郭婷