数据采集的精度与分辨率需要考虑的细节
在选择一张多功能数据采集(data acquisition,以下简称DAQ)卡的时候,您可以很容易地决定自己需要的模拟输入/输出和数字信号的通道数。但要确定模拟输入通道的分辨率,就不是那么容易了。
一些12位的板卡可以达到更高采样率,或是具有比同类16位板卡低廉的价格。如何确定哪款卡才是自己真正需要的呢?想要作出正确的决定,您需要考虑系统和板卡要求的整体精度。
考虑精度,而非分辨率
工程师们在决定选用12位还是16位的设备时,经常是靠“猜测”。实际上,通过很多方怯,都可以由给定的系统精度指标衡量出DAQ卡需要的整体精度。在一个给定范围内,一块16位DAQ卡的测量结果有216(65536)种可能,而12位的DAQ卡则有212(4096)种可能。在理想状态下,这些可能的值在整个测量范围内均匀分布,测量硬件将实际值归入最接近的可能结果,并将此结果返回到计算机的内存。如果计算精度只考虑这一点的话,那么16位测量则永远比12位测量精确16倍。而实际上,人们仅将这种误差视为影响精度的因素之一,称为量化误差。
量化误差在12位NI多功能DAQ板卡的总体测量误差中占35%,但在16位NI多功能DAQ板卡的测量误差中,所占比例可忽略不计。特别是在16位测量中,您除了测量误差外,还必须考虑其他误差因素。
所谓的其他误差包括噪音,非线性转换函数,温度漂移误差及更多。所有这些误差都受模拟设计质量的影响,是16位产品的总体误差中的重要因素。这意味着16位板卡的模拟设计比12位的更加严格,尤其在高增益时。不同的测量硬件厂商对构成误差的定义各异,术语也不尽相同。因此,您必须核对多个供应商的技术规范列表,以确认厂商没有遗漏任何影响精度的重要信息。
精度的保证——卡设计
您计算机或工作台上的仪器设备温度会不断波动,高品质数据采集设备能在相当大的温度范围内确保测量精度。通常55℃是PCI设备的工作范围。定制的电阻网络和高档元件能将温度漂移限定在6ppm/℃内。另一个要注重的设计是分辨率改良技术。数据采集设备的设计应将噪声最小化,并按高斯陆则均匀分布其他误差。因此,通过将采样结果取平均也能大幅增加这类设备的测量精度。计算100个或更多采样结果的平均值后,12位板卡能有14位板的效果,16位能达到18位的效果。
带多功能I/O的数采设备应该具有校准电路,来矫正模拟输入和输出产生的增益和漂移误差。您可利用软件来消除运行时的时间漂移和温度漂移。无需外部电路,卡上高度稳定的内部参考电压即可确保其在时间和温度变化下保持原有的精度和稳定性。工厂校准常量被永久性地保存在板上的EEPROM里,不能修改。在EEPROM中可被修改部分保存了用户可调性常量。您可以通过取出不可修改常量,将设备恢复到出厂时的初始校准状态。
别忽略了软件!
配置和驱动软件的质量好坏与测量硬件的质量同样重要。一定要耐心仔细地为您的数据采集和信号调理系统选择一个稳固、经过长时间考验的驱动软件。软件能够帮助您快速完成设备安装,开始测量数据。购买之前,先参考一些测量范例能让您的应用系统开发有一个高的起点。为了确保技人的资金,驱动软件应能在多种不同开发环境、操作系统和计算机,总线下保持同样的高性能与易用性。
花时间在评估和选择正确的数据采集设备是成功测量任何信号和传感器的关键。尽管您可能有许多选择,但由于每种数采卡均有设计独特之处,所以最佳选择只有一种。向技术支持工程师咨询,了解设备在不同温度下的工作状态,抗噪性如何,软件是否提供快捷配置工具等,能让您对产品质量乃至项目的成功更有把握。
- 为什么要进行信号调理?(09-30)
- 利用软件工具实现数据的采集和分析 (09-28)
- 高精度微功耗数据采集系统设计与应用(11-03)
- 多通道数据采集系统(11-12)
- 在LabVIEW中驱动数据采集卡的三种方法(04-21)
- 基于dsPIC30F的高精度数据采集器的研制(10-23)
- 妤傛ḿ楠囩亸鍕暥瀹搞儳鈻肩敮鍫濆悋閹存劕鐓跨拋顓熸殌缁嬪顨滅憗锟�
閸忋劍鏌熸担宥咁劅娑旂姴鐨犳0鎴滅瑩娑撴氨鐓$拠鍡礉閹绘劕宕岄惍鏂垮絺瀹搞儰缍旈懗钘夊閿涘苯濮幃銊ユ彥闁喐鍨氶梹澶歌礋娴兼ḿ顫呴惃鍕殸妫版垵浼愮粙瀣瑎...
- 娑擃厾楠囩亸鍕暥瀹搞儳鈻肩敮鍫濆悋閹存劕鐓跨拋顓熸殌缁嬪顨滅憗锟�
缁箖鈧拷30婢舵岸妫亸鍕暥閸╃顔勭拠鍓р柤閿涘奔绗撶€硅埖宸跨拠鎾呯礉閸斺晛顒熼崨妯烘彥闁喕鎻崚棰佺娑擃亜鎮庨弽鐓庣殸妫版垵浼愮粙瀣瑎閻ㄥ嫯顩﹀Ч锟�...
- Agilent ADS 閺佹瑥顒熼崺纭咁唲鐠囧墽鈻兼總妤勵棅
娑撴挸顔嶉幒鍫n嚦閿涘苯鍙忛棃銏n唹鐟欘枃DS閸氬嫮顫掗崝鐔诲厴閸滃苯浼愮粙瀣安閻㈩煉绱遍崝鈺傚亶閻€劍娓堕惌顓犳畱閺冨爼妫跨€涳缚绱癆DS...
- HFSS鐎涳缚绡勯崺纭咁唲鐠囧墽鈻兼總妤勵棅
鐠у嫭绻佹稉鎾愁啀閹哄牐顕抽敍灞藉弿闂堛垼顔夐幒鍦欶SS閻ㄥ嫬濮涢懗钘夋嫲鎼存梻鏁ら敍灞藉簻閸斺晜鍋嶉崗銊╂桨缁崵绮洪崷鏉款劅娑旂姵甯夐幓顡嶧SS...
- CST瀵邦喗灏濆銉ょ稊鐎广倕鐓跨拋顓熸殌缁嬪顨滅憗锟�
閺夊孩妲戝ú瀣╁瘜鐠佽绱濋崗銊╂桨鐠佸弶宸緾ST閸氬嫰銆嶉崝鐔诲厴閸滃苯浼愮粙瀣安閻㈩煉绱濋崝鈺傚亶韫囶偊鈧喕鍤滅€涳附甯夐幓顡塖T鐠佹崘顓告惔鏃傛暏...
- 鐏忓嫰顣堕崺铏诡攨閸╃顔勭拠鍓р柤
娑撳洣绗€妤傛ɑ銈奸獮鍐叉勾鐠у嚖绱濇潻娆庣昂鐠囧墽鈻兼稉杞扮稑閸︺劌鐨犳0鎴炲Η閺堫垶顣崺鐔枫亣鐏炴洘瀚甸懘姘剧礉閹垫挷绗呴崸姘杽閻ㄥ嫪绗撴稉姘唨绾偓...
- 瀵邦喗灏濈亸鍕暥濞村鍣洪幙宥勭稊閸╃顔勭拠鍓р柤閸氬牓娉�
鐠愵厺鎷遍崥鍫ユ肠閺囨潙鐤勯幆鐙呯礉缂冩垵鍨庨妴渚€顣剁拫鍙樺崕閵嗕胶銇氬▔銏犳珤閵嗕椒淇婇崣閿嬬爱閿涘本鍨滅憰浣圭壉閺嶉绨块柅锟�...