數據采集系統(tǒng)的關鍵性能指標(07-100)
噪聲
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/92056.htm噪聲是DAQ系統(tǒng)中不斷出現的誤差。任何系統(tǒng)中的多數噪聲是由外部系統(tǒng)產生,或從纜線上拾取。然而,每個DAQ系統(tǒng)也有固有噪聲。通常,噪聲測量是在板或器件連接器輸入短路時,采集一系列取樣。
一個理想系統(tǒng)響應應該是恒量零值。然而,幾乎大多數系統(tǒng),跳動讀數將超過取樣數。跑動量值是固有噪聲。噪聲性能指標以位或電壓(峰—峰或rms)表示。
在整個誤差計算中,必須乘以噪聲因數。盡管不希望所有3個誤差(偏移、線性度和增益誤差)同時都有貢獻,但假定它們都不存在,這是危險的。
最大取樣率
系統(tǒng)必須足夠快地取樣,以便能夠看到輸入端所需的變化。根據Nyquist取樣理論,取樣必須至少兩倍快速于所希望監(jiān)控正在變化的現象。假設輸入信號包含高達1KHz頻率,則希望在2KHz取樣,而更可靠的是在3KHz取樣。
必須仔細檢查所考慮的模擬輸入系統(tǒng)的每個通道,或整個板的取樣率性能指標。大多數制造商給出適用整個板的取樣率。對于100Ks/s取樣率,在最高取樣率中取樣一個通道,但另外的通道必須共用100Ks/s。
例如,若對兩個通道取樣,每個通道僅在50Ks/s取樣。類似5個通道的每個通道,都可能在20Ks/s取樣。若沒標定每個通道的取樣率,則取樣率必須除以通道數。
當DAQ系統(tǒng)正在監(jiān)控具有寬變化頻率成分的輸入時,需要另外的取樣率考慮。例如,汽車測試系統(tǒng)需要在20Ks/s監(jiān)控振動和在1s/s監(jiān)控溫度。若模擬輸入僅在單取樣率下取樣,則將迫使系統(tǒng)在20Ks/s取樣溫度,這會浪費大量存儲器(存儲19,999溫度s/s)。某些系統(tǒng)允許每個通道在不同的取樣率下取樣,但很多系統(tǒng)做不到這一點。
最后的問題是需要取樣足夠快,或者提供濾波以避免混淆。若包含在輸入信號中的信號頻率高于一串取樣率,則會有豐富的混淆誤差。不從數學上考慮混淆,而這些較高頻率的信號將把它們自己表示為一個低頻誤差。
解決混淆有兩種方案。最簡單的方案是,在取樣率大于被測信號最高頻率分量兩倍下取樣。
另一方案是采用抗混淆濾波器,在熱電偶中,人們不用抗混淆濾波器。因為幾乎不需要它們。被測信號一個好的基本思路,通常是直接確定混淆是否是一個要解決的問題。
在某些應用中(如音頻和振動分析),混淆是一個非常值得關心的實際問題,保證取樣率大于波形中每個頻率分量是困難的。這些應用需要抗混淆濾波器??够煜秊V波器通常是在一半取樣率的4級或更高極濾波器組。這樣可以避免所獲得的較高頻率信號,到可能產生混淆誤差的系統(tǒng)(A/D)變換器。
輸入范圍
輸入范圍也是一個相當明顯的性能指標,它是不可能忽略的一種性能指標。若有±15V信號,則就不能從具有固定±5V的輸入范圍的DAQ板得到結果?,F在,大多數系統(tǒng)具有軟件可編程輸入范圍。任何一個方法,被測信號都應該小于DAQ輸入器件的最大輸入范圍。
輸入范圍的另一個考慮因素是,DAQ系統(tǒng)是否具有在不同范圍設置不同通道的能力。一個單輸入范圍系統(tǒng),測量器件信號(如熱電偶,±10V輸入),要求系統(tǒng)設置在增益足夠低的情況下,以便覆蓋具有最大滿標范圍的輸入。從效果上看,這降低了適用具有更小滿標輸入范圍的信號分辨率。
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