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选择DAQ设备之前，先回答这5个问题
2021-06-09 14:21:28· 来源：恩艾在您身边
在选择DAQ设备之前，需要考量的因素很多，难免纠结。NI专家总结出了5问5答，教你直击要害。按照这个原则选，准没错！我需要测量或生成什么类型的信号？我是否需
在选择DAQ设备之前，需要考量的因素很多，难免纠结。NI专家总结出了5问5答，教你直击要害。按照这个原则选，准没错！
我需要测量或生成什么类型的信号？
我是否需要信号调理？
我需要以多快的速度获取或生成信号样本？
我需要检测的信号中的最小变化是什么？
我的应用允许的测量误差是多少？
01 我需要测量或生成什么类型的信号？
虽然有些DAQ设备可以执行单一功能(如测量和生成模拟电压信号)，但有些是纯数字的，还有一些可执行多种功能。数据采集应用通常依赖于多种信号，因此请务必了解您的应用需要哪些功能。
DAQ设备功能：
· 模拟输入可测量模拟信号
· 模拟输出可生成模拟信号
· 数字输入/输出可测量和生成数字信号
· 计数器/定时器可对数字事件进行计数或生成数字脉冲/信号
具有多个功能的DAQ设备通常称为多功能I/O设备。单功能DAQ设备和多功能I/O设备的通道数量都是固定的。选择哪种设备取决于应用的需求；但是，最好还要考虑将来是否需要扩展系统。如果需要扩展，那么选择通道数超过当前需求的设备可能更为经济有效，尤其是DAQ设备只需要为当前应用服务一段时间，且之后计划用到其他应用的情况。
另一种选择是模块化平台，您可以根据自己的确切要求对其进行定制。模块化系统由控制定时和同步的机箱以及各种I/O模块组成。模块化系统的一个优点是，您可以选择功能各不相同的模块，来实现不同的配置。基于这一选择，您就可以使用不同的模块来执行不同的任务，且精度要比使用一台多功能设备要高得多。另一个优点是，您可以选择机箱的插槽数量。虽然机箱的插槽数量是固定的，但您可以购买插槽数超出目前所需数量的机箱，方便在未来进行扩展。
硬件已就位，数据处理软件都有什么呢？别急，且听小编一一介绍。
1号选手：CompactDAQ可连接到各种传感器和总线，并支持温度、电压、电阻、音频等的测量。
2号选手：NI高性价比数据采集设备，指的是NI高性价比USB多功能I/O设备、FlexLoggerTM。NI高性价比USB多功能I/O设备以经济实惠的价格提供了高质量测量。FlexLoggerTM是一款可快速配置传感器和记录混合信号数据的应用软件，用于验证机电系统，而且完全无需编程。
02 我是否需要信号调理？
典型的通用型DAQ设备可以测量或生成+/-5 V或+/-10 V的信号。但是某些传感器所生成的信号难以测量或测量时有安全隐患，就无法使用这种类型的DAQ设备直接测量。而且大多数传感器生成的信号都需要先进行调理(如放大或滤波)，才能被DAQ设备有效且准确地测量。
例如，热电偶输出的信号在mV范围内，这就需要先将信号放大，才能输出到模数转换器(ADC)进行有效的转换。此外，热电偶测量的信号经过低通滤波，可以消除高频噪声。相对单独的DAQ设备而言，信号调理提供了一种独特的优势，因为它可以提高性能和测量准确度。
上表总结了不同类型传感器和测量常见的信号调理。您可以选择自己搭建外部信号调理电路，也可以使用具有内置信号调理功能的DAQ设备。许多设备都可以直接连接到常见的传感器，因此可方便地进行集成。有关传感器信号调理的详细信息，点击文章查看。
03 要以多快的速度采集或生成信号样本？
对DAQ设备而言，采样率是最重要的技术参数之一，它是指DAQ设备的ADC进行信号采样的速度。典型的采样率是硬件或软件定时的，最高可达14 MS/s。应用的采样率取决于要测量或生成的信号的最大频率分量。
奈奎斯特定理指出，以两倍于原始信号最高频率分量的速率进行采样可以准确地重构信号。但实际上采样率应至少达到最大频率的10倍，才能准确地再现信号的形状。因此，选择的DAQ设备的采样率必须至少是信号频率10倍，才能确确保测得或生成更准确的信号。
篇幅有限，小编只摘录了《如何选择合适的DAQ设备》技术白皮书的部分内容，感兴趣的小伙伴们请点击文末阅读原文下载哦。
04 我要检测的信号的最小变化量是多少？
信号中可检测到的最小变化量决定了所选DAQ设备的分辨率。分辨率是指ADC可用于表示信号的二进制位数。为了说明这一点，假设让正弦波通过具有不同分辨率的ADC，那么如何表示它？图2比较了3位ADC和16位ADC。3位ADC可以表示八(23)个离散电压电平。16位ADC可以表示65536(216)个离散电压电平。用3位分辨率表示的正弦波更像是一个阶跃函数，而16位ADC的正弦波则能很清晰地看出来是正弦波。
05 我的应用可允许多大的测量误差？
准确度是一个度量项，反映了仪器如实指示被测量信号的值的能力。这个术语与分辨率无关，但是仪器的准确度永远不可能高于分辨率。如何定义测量的准确度取决于测量设备的类型。理想的仪器总是可以十分确定地测量真实值，但在现实世界中，仪器报告的值存在不确定性(由制造商定义)。这种不确定性可能取决于多种因素，如系统噪声、增益误差、偏移误差和非线性。
描述仪器不确定性的常见参数是绝对精度。这个参数定义了指定范围内DAQ设备的最大误差。NI多功能设备的绝对精度计算以如下为例：
我需要测量或生成什么类型的信号？
我是否需要信号调理？
我需要以多快的速度获取或生成信号样本？
我需要检测的信号中的最小变化是什么？
我的应用允许的测量误差是多少？
01 我需要测量或生成什么类型的信号？
虽然有些DAQ设备可以执行单一功能(如测量和生成模拟电压信号)，但有些是纯数字的，还有一些可执行多种功能。数据采集应用通常依赖于多种信号，因此请务必了解您的应用需要哪些功能。
DAQ设备功能：
· 模拟输入可测量模拟信号
· 模拟输出可生成模拟信号
· 数字输入/输出可测量和生成数字信号
· 计数器/定时器可对数字事件进行计数或生成数字脉冲/信号
具有多个功能的DAQ设备通常称为多功能I/O设备。单功能DAQ设备和多功能I/O设备的通道数量都是固定的。选择哪种设备取决于应用的需求；但是，最好还要考虑将来是否需要扩展系统。如果需要扩展，那么选择通道数超过当前需求的设备可能更为经济有效，尤其是DAQ设备只需要为当前应用服务一段时间，且之后计划用到其他应用的情况。
另一种选择是模块化平台，您可以根据自己的确切要求对其进行定制。模块化系统由控制定时和同步的机箱以及各种I/O模块组成。模块化系统的一个优点是，您可以选择功能各不相同的模块，来实现不同的配置。基于这一选择，您就可以使用不同的模块来执行不同的任务，且精度要比使用一台多功能设备要高得多。另一个优点是，您可以选择机箱的插槽数量。虽然机箱的插槽数量是固定的，但您可以购买插槽数超出目前所需数量的机箱，方便在未来进行扩展。
硬件已就位，数据处理软件都有什么呢？别急，且听小编一一介绍。
1号选手：CompactDAQ可连接到各种传感器和总线，并支持温度、电压、电阻、音频等的测量。
2号选手：NI高性价比数据采集设备，指的是NI高性价比USB多功能I/O设备、FlexLoggerTM。NI高性价比USB多功能I/O设备以经济实惠的价格提供了高质量测量。FlexLoggerTM是一款可快速配置传感器和记录混合信号数据的应用软件，用于验证机电系统，而且完全无需编程。
02 我是否需要信号调理？
典型的通用型DAQ设备可以测量或生成+/-5 V或+/-10 V的信号。但是某些传感器所生成的信号难以测量或测量时有安全隐患，就无法使用这种类型的DAQ设备直接测量。而且大多数传感器生成的信号都需要先进行调理(如放大或滤波)，才能被DAQ设备有效且准确地测量。
例如，热电偶输出的信号在mV范围内，这就需要先将信号放大，才能输出到模数转换器(ADC)进行有效的转换。此外，热电偶测量的信号经过低通滤波，可以消除高频噪声。相对单独的DAQ设备而言，信号调理提供了一种独特的优势，因为它可以提高性能和测量准确度。
上表总结了不同类型传感器和测量常见的信号调理。您可以选择自己搭建外部信号调理电路，也可以使用具有内置信号调理功能的DAQ设备。许多设备都可以直接连接到常见的传感器，因此可方便地进行集成。有关传感器信号调理的详细信息，点击文章查看。
03 要以多快的速度采集或生成信号样本？
对DAQ设备而言，采样率是最重要的技术参数之一，它是指DAQ设备的ADC进行信号采样的速度。典型的采样率是硬件或软件定时的，最高可达14 MS/s。应用的采样率取决于要测量或生成的信号的最大频率分量。
奈奎斯特定理指出，以两倍于原始信号最高频率分量的速率进行采样可以准确地重构信号。但实际上采样率应至少达到最大频率的10倍，才能准确地再现信号的形状。因此，选择的DAQ设备的采样率必须至少是信号频率10倍，才能确确保测得或生成更准确的信号。
篇幅有限，小编只摘录了《如何选择合适的DAQ设备》技术白皮书的部分内容，感兴趣的小伙伴们请点击文末阅读原文下载哦。
04 我要检测的信号的最小变化量是多少？
信号中可检测到的最小变化量决定了所选DAQ设备的分辨率。分辨率是指ADC可用于表示信号的二进制位数。为了说明这一点，假设让正弦波通过具有不同分辨率的ADC，那么如何表示它？图2比较了3位ADC和16位ADC。3位ADC可以表示八(23)个离散电压电平。16位ADC可以表示65536(216)个离散电压电平。用3位分辨率表示的正弦波更像是一个阶跃函数，而16位ADC的正弦波则能很清晰地看出来是正弦波。
05 我的应用可允许多大的测量误差？
准确度是一个度量项，反映了仪器如实指示被测量信号的值的能力。这个术语与分辨率无关，但是仪器的准确度永远不可能高于分辨率。如何定义测量的准确度取决于测量设备的类型。理想的仪器总是可以十分确定地测量真实值，但在现实世界中，仪器报告的值存在不确定性(由制造商定义)。这种不确定性可能取决于多种因素，如系统噪声、增益误差、偏移误差和非线性。
描述仪器不确定性的常见参数是绝对精度。这个参数定义了指定范围内DAQ设备的最大误差。NI多功能设备的绝对精度计算以如下为例：
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