一、數(shù)據(jù)采集卡介紹
數(shù)據(jù)采集卡是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集（DAQ）功能的計算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過USB、PXI、PCI、PCI Express、火線（1394）、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)等總線接入個人計算機(jī)。
數(shù)據(jù)采集卡技術(shù)參數(shù)：
●通道數(shù)：就是板卡可以采集幾路的信號，分為單端和差分。常用的有單端32路/差分16路、單端16路/差分8路
●采樣頻率：單位時間采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，與AD芯片的轉(zhuǎn)換一個點(diǎn)所需時間有關(guān)，例如：AD轉(zhuǎn)換一個點(diǎn)需要T = 10uS，則其采樣頻率f = 1 / T為100K，即每秒鐘AD芯片可以轉(zhuǎn)換100K的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。它用赫茲（Hz），常有100K、250K、500K、800K、1M、40M等
●緩存的區(qū)別及它的作用：主要用來存儲AD芯片轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。有緩存可以設(shè)置采樣頻率，沒有則不可以。緩存有RAM和FIFO兩種：FIFO應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集卡上，做數(shù)據(jù)緩沖，存儲量不大，速度快。RAM是隨機(jī)存取內(nèi)存的簡稱。一般用于高速采集卡，存儲量大，速度較慢。
●分辨率：采樣數(shù)據(jù)最低位所代表的模擬量的值，常有12位、14位、16位等（12位分辨率，電壓5000mV）12位所能表示的數(shù)據(jù)量為4096（2的12次方），即±5000 mV電壓量程內(nèi)可以表示4096個電壓值，單位增量為（5000 mV）/ 4096=1.22 mV。分辨率與A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成FS/2n。FS表示滿量程輸入值，n為A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。位數(shù)越多，分辨率越高。
●精度：測量值和真實(shí)值之間的誤差，標(biāo)稱數(shù)據(jù)采集卡的測量準(zhǔn)確程度，一般用滿量程（FSR，full scale range）的百分比表示，常見的如0.05%FSR、0.1%FSR等，如滿量程范圍為0~10V，其精度為0.1%FSR，則代表測量所得到的數(shù)值和真實(shí)值之間的差距在10mv以內(nèi)。
●量程：輸入信號的幅度，常用有±5V、±10V 、0~5V 、0~10V ，要求輸入信號在量程內(nèi)進(jìn)行
●增益：輸入信號的放大倍數(shù)，分為程控增益和硬件增益，通過數(shù)據(jù)采集卡的電壓放大芯片將AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行固定倍數(shù)的放大。由兩種型號PGA202 （1、10、100、1000） 和PGA203 （1、2、4、8）的增益芯片。
●觸發(fā)：可分為內(nèi)觸發(fā)和外觸發(fā)兩種，指定啟動AD轉(zhuǎn)換方式。
數(shù)據(jù)采集卡主要類型
在工業(yè)現(xiàn)場，我們會安裝很多的各種類型的傳感器，如壓力的、溫度的、流量的、聲音的、電參數(shù)的等等，受現(xiàn)場環(huán)境的限制傳感器信號如壓力傳感器輸出的電壓或者電流信號不能遠(yuǎn)傳或者因為傳感器太多布線復(fù)雜，我們就會選用分布式或者遠(yuǎn)程的采集卡（模塊）在現(xiàn)場把信號較高精度地轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過各種遠(yuǎn)傳通信技術(shù)（如485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)）把數(shù)據(jù)傳到計算機(jī)或者其他控制器中進(jìn)行處理。這種也算作數(shù)據(jù)采集卡的一種，只是它對環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)，可以應(yīng)對各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。
如果是在比較好的現(xiàn)場或者實(shí)驗室，如學(xué)校的實(shí)驗室，就可以使用USB/PCI這種采集卡。和常見的內(nèi)置采集卡不同，外置數(shù)據(jù)采集卡一般采用USB接口和1394接口，因此，外置數(shù)據(jù)采集卡主要指USB采集卡和1394采集卡。
數(shù)據(jù)采集卡，絕大多數(shù)集中在采集模擬量、數(shù)字量、熱電阻、熱電偶，其中熱電阻可以認(rèn)為是非電量（其實(shí)本質(zhì)上還是要用電流驅(qū)動來采集）其中模擬量采集卡和數(shù)字量采集卡用得是最廣泛的。
市場上新出一種二合一采集卡。二合一，指的是數(shù)字模擬采集卡，AV+DV采集卡，數(shù)字、模擬二合一，數(shù)字輸入輸出，模擬接口輸入（DV/AV/S-video）。
最后雖然說是采集卡，但實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常需要它輸出控制信號。采集卡廣泛應(yīng)用于安防監(jiān)控、教育課件錄制、大屏拼接、多媒體錄播錄像、會議錄制、虛擬演播室、虛擬現(xiàn)實(shí)、安檢X光機(jī)、雷達(dá)圖像信號、VDR紀(jì)錄儀、醫(yī)療X光機(jī)、CT機(jī)、胃腸機(jī)、陰道鏡、工業(yè)檢測、智能交通、醫(yī)學(xué)影像、工業(yè)監(jiān)控、儀器儀表、機(jī)器視覺等領(lǐng)域。
二、傳感器介紹
傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
傳感器主要特點(diǎn)：
傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)基礎(chǔ)上的，已成功應(yīng)用在硅器件上做成硅壓力傳感器。
傳感器的組成：
傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成，如圖1 所示。
圖1.傳感器的組成
?
敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量信號；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉(zhuǎn)換為電信號；變換電路負(fù)責(zé)對轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進(jìn)行放大調(diào)制；轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。
傳感器工作原理：
首先向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器從靜止的初級線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈。由基準(zhǔn)電源與雙運(yùn)放組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源。當(dāng)彈性軸受扭時，應(yīng)變橋檢測得到的mV級的應(yīng)變信號通過儀表放大器放大成1.5v±1v的強(qiáng)信號，再通過V/F轉(zhuǎn)換器變換成頻率信號，通過信號環(huán)形變壓器從旋轉(zhuǎn)的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經(jīng)過外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機(jī)處理。
由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動--靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。
傳感器的應(yīng)用：
傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域涉及機(jī)械制造、工業(yè)過程控制、汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和專用設(shè)備等。專用設(shè)備主要包括醫(yī)療、環(huán)保、氣象等領(lǐng)域應(yīng)用的專業(yè)電子設(shè)備。工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用如工藝控制、工業(yè)機(jī)械以及傳統(tǒng)的;各種測量工藝變量和物理量的，以及傳統(tǒng)的接近/定位傳感器發(fā)展迅速。現(xiàn)代高級轎車的電子化控制系統(tǒng)水平的關(guān)鍵就在于采用壓力傳感器的數(shù)量和水平，目前一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只，種類通常達(dá)30余種，多則達(dá)百種。
三、數(shù)據(jù)采集卡與傳感器的區(qū)別
1、數(shù)據(jù)采集卡是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采非電量或者電量信號，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析，處理。
2、傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
3、數(shù)據(jù)采集卡是結(jié)合基于計算機(jī)或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集卡，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的計算機(jī)擴(kuò)展卡。
4、傳感器是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。