数据采集系统data acquisition system

收集生产过程中的参数并作分析、加工、处理的系统。数据采集系统由传感器、采样保持器、模/数转换器和计算机等部件构成，它的输出常作为计算机的输入。由于微型计算机具有一系列显著的优点，常作为数据采集系统的核心部分，从而构成微型计算机数据采集系统，简称MDAS。MDAS中的模/数转换器对采集到的模拟量作模/数转换后，输入主存储器，微型计算机作计算和处理，并显示或打印处理结果，这是工业控制系统中最广泛、最简单的应用之一。
组成 典型的微型计算机数据采集系统（见图）由传感器、放大器、滤波器、多路转换器、采样保持器、模/数转换器和微型计算机，以及应用软件等组成。❶传感器是对系统所需要采集的过程变量进行检测，并变换成电信息。在过程控制和检测中，大量遇到的过程变量是随时间变化的物理量，如温度、湿度、压力、流量、位移、转速等。根据不同的功能传感器分为温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
❷放大器一般采用微弱信号放大器，它放大传感器输出的弱小电信号，使其与模/数转换器的输入电压相匹配。
❸滤波器是选通某频率范围信号的器件。低通型的滤波器是具有频率选择功能的电感、电容谐振电路。
❹多路转换器是用来轮流切换各被测回路与模/数转换电路间的通路，以达到各被测回路分时占用公共的模/数转换电路的目的。
❺采样保持器是保持输入信号不变的电路。在模/数转换器的转换时间内，模拟信号应保持不变的数值，才能保证转换的精度。采样保持器通常由保持电容器、输入输出缓冲放大器和逻辑输入控制的开关电路等组成。
❻模/数转换器能把模拟量转换成数字量，它的集成电路芯片的种类繁多，可根据系统要求和芯片特性，选择模/数转换器芯片。系统应明确提出的要求有：模拟量输入范围、信号源阻抗值、输入电压极性、数字量输出的逻辑电平、码制的要求、允许的漏码、系统环境条件等。所选的模/数转换器应该满足的性能有：模拟量的输入范围和极性、线性误差和相对精度、分辨率、输出逻辑电平和数码形式、总转换时间、电压稳定性，以及运行温度等。
❼微型机是MDAS的核心部件。根据系统的数据采集速率、所需采集的信息量和数据存储容量、数据处理和计算的项目、数据输出的格式等因素，选用微型计算机的类别和型号（见微型计算机）。
❽应用软件包括模/数转换通道与微型计算机接口电路的初始化程序、数据采集存储程序、数据处理和计算程序、数据输出程序等。

典型的微型计算机数据采集系统的框图

数据采集速率取决于有限带宽模拟信号的最高频率f max、由一路模/数转换器所能负担转换的模拟通道的数量N两个因素。实际的数据采集速率f₀⨠N·f max，通常要比采样定理要求的2N·f max高2.5～5倍，即f₀＝(5～10) N·f max。为完成高速采集，要求模/数转换器具有较高转换速度，并缩短数据传送到微型机主存储器的时间。
数据采集系统集成模块 由多路转换器、采样保持器和模/数转换器等功能部件组合而成的集成电路。如DAS1128是一块数据采集系统的集成模块芯片，它具有一个16通道模拟输入信号的多路转换器、采样保持器、12位模/数转换器和芯片所需的全部时序电路和控制电路，供电电源为±15V、+5V，消耗功率3瓦。模块引出脚为72根双排针状插头。