数据采集卡如何选型？

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数据采集卡如何选型？

数据采集卡如何选型?

• 一、 确认采集任务
• 二、 选择合适的传感器
• 三、采样频率、分辨率、总线类型、量程等关键参数选择

一、 确认采集任务

二、 选择合适的传感器

三、采样频率、分辨率、总线类型、量程等关键参数选择

第1步：确认采集任务，电压，电流，压力，拉力，位移，声音、温湿度等这些模拟量信号，一共有多少个模拟信号需要采集，那么就需要选择采集卡模拟通道数大于等于要采集的信号个数；同理，确定有多少个数字开关量信号需要采集，有多少个数字开关量输出，比如控制继电器通断来控制设备开关的通断等，从而进一步确定采集卡需要带多少个数字量输入和输出，另外再考虑是否有其他特殊信号需要采集，或者控制，比如采集正交编码器需要使用专门带编码器测量功能的板卡，如果控制舵机需要有PWM输出的板卡，如果需要控制步进电机或者伺服电机，需要有脉冲信号输出型的运动控制功能的板卡。总的来说要先确认采集几路信号，有没有特殊的控制需求需要用到DA模拟量输出或者PWM输出，亦或是数字信号输出进行开关控制，或者其它的采集或者控制需求。采集几路信号在选择采集卡就需要有对应的功能通道。

第2步：根据被测信号选择传感器，这里需要注意传感器的精度等级、量程以及输出信号类型，比如我们要测量交流电压220V，要求测量最小分辨电压0.5V，那么应当按最大被测电压的1.5–2倍选择传感器量程，可以选择300–500V之间的电压传感器，然后要精确到0.5V，则至少选用精度等级0.1%的，其次就是注意传感器输出的信号类型，一般传感器输出有正负10V以内的电压输出信号与4–20mA的电流信号之分，具体选择哪种信号输出的，要根据实际情况，如果传感器输出接到采集卡的距离在10米以内，一般选择电压信号输出的，这样就可以直接与采集卡连接，如果距离较远，那么电压输出在远距离传输过程当中就会有压降，这个时候需要选择4–20mA电流输出的，电流输出不受线路电阻的影响，但是需要在采集卡输入口，接一个250欧姆的采样电阻，将4–20mA转1–5V再接入采集卡，当然也可以选择直接可以测量4–20mA的采集卡。

例：如果是电阻型的传感器，比如pt100/pt1000温度传感器，需要对应的温度变送器输出0-5V或者0-10V电压信号接采集卡采集，如果是传感器输出的是mV的电压信号，比如热电偶，也需要用热电偶温度变送器把mV电压信号转成标准的0-5V或者0-10V模拟电压信号接采集卡，那如果是电阻桥式的拉压力传感器，通常需要一个激励电压5-24V,这种拉压力传感器输出的也是mV的电压信号，这个时候我们可以有两种选择，接个压力变送器模块，转成标准的0-5V,0-10V模拟电压信号接采集卡，或者选择带有前置增益或者是放大电路的采集卡，经过采集卡内部的电路对小的mV级的信号进行放大，这个时候采集得到的电压就都是放大后的电压，需要程序做运算处理得到原始信号数据。

第3步：选择合适的采集卡，要与要采集的物理量对应上，而且一些关键的参数一定要留有裕量，如采样率，采样精度，同步与非同步，带宽，量程范围，这里指的采样同样适用于输出的情况，如果信号量比较多，也可以选择两个板卡一起使用。

下面是这几个常见参数的释义：

• 采样率：

也就是采样速度，是个非常关键的指标，我们需要根据被测信号，选择合适采样频率的采集卡，根据奈奎斯特频率（奈奎斯特采样定理），采样频率需要大于信号频率的2倍才能检测到信号的存在，但是想要完整的还原信号，采集卡的采样频率一般推荐需要是信号频率的20倍，这样才可以完整还原一个正弦波信号，并且不失真。

• 分辨率：

采集卡通常可选有12bit，14bit，16bit，18bit，24bit等。一般后两位是波动误差位，比如12位的采集卡，实际精度是10位，14位的采集卡，实际精度是12位。24位的采集卡，波动位也相对多，一般后4位或者后6位波动较大。具体精度的计算，是根据采集卡设定的信号量程范围，比如±5V的采集量程，12位的采集卡，按10位的实际精度计算，就是10/（2的10次方），也就是大概精确到10mV左右。

• 同步与非同步：

采集卡可以分为非同步采集卡和同步采集卡。

非同步采集卡是多个AD采集通道共用一个AD采样保持器，多通道按顺序进入采集。

同步采集卡是板卡带的多个模拟量AD采集通道每个通道都有单独的采样保持器，各通道间独立采集，互不影响。这两种采集的主要区别就是通道采集时间间隔。

非同步采集卡：多个通道之间采集的数据，有时间间隔即采样周期，也就是是采样频率的倒数，对于同一个通道来说，两次采样的时间间隔是使用的通道数*采样周期。

例：采样频率，假设为100K
采样周期，就是采样频率的倒数，也就是1/100000hz=0.01ms
信号频率，假设为100HZ
信号周期就是信号频率的倒数，也就是1/100hz=10ms
这样的话在一个信号周期内，0.01ms采集一次，10ms时间内，就可以采集1000次。

如果你用的非同步采集卡，
比如恒凯科技USB_DAQ V1.2
接入ad1通道-ad10通道，多通道使用时最大采样是50K，（单个通道的采样率=50K/使用的通道数=5K）
那么采样频率设为50K，
采样周期为0.02mS
单次采集完这10个通道就需要用0.02ms*10=0.2ms，
对于同一个通道需要0.2mS采集一次，一个信号周期10ms时间内
每个通道也就是50个采样点。

同步采集卡:采集一次，多个通道数据都有，这几个通道一次采集的时间点是完全一致的，没有时间差，对于同一个通道来说，两次采样时间间隔就是采样频率的倒数，即一个采样周期。同步采集卡一般多用于多路信号采集有严格时间一致要求的项目，比如声源定位，同一时间点的不同方位传感器接入采集通道的数据信号差别，可以判断目标位置。

• 总线：

数据采集卡按照与计算机接口的连接方式，可分为：USB接口、PCI/PCIE接口、PXI/PXIE接口，RS232/485接口、NET以太网接口等，用户可根据项目需求或者使用需求选择合适的总线类型。这些接口类型各有优势：

USB接口：适合小规模的系统集成和实验室使用，即插即拔比较方便。

PCI/PCIE接口和PXI/PXIE接口：适合工业环境大规模的集成应用，长时间连续运行接口稳定性比较高。

NET以太网接口和RS232/485接口：适合远距离、分布式场景，连接线可以根据需求选择合适的长度。

• 量程范围：

采集卡一般量程范围是±10V,也有±12V,最多一般±16V,量程范围就是指采集卡能测得的信号范围，符合这个范围的模拟电压信号才能接入采集卡采集，不同型号采集卡量程范围不同，有些采集卡是多档量程可调，用户在使用时就更方便，可以选择与被测信号范围相当的量程，这样采集的数据精度就越高。