数据采集与处理技术绪论

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1、数据采集与处理技术黄庆东Email：huangqingdong@xupt.edu.cn教材：《数据采集与处理技术》西安交通大学出版社编著：马明建课程地位数据采集（Dataacquisition）是信息科学的一个重要分支，是以传感器、信号的测量与处理、微型计算机等先进技术为基础而形成的一门综合应用技术，其实用型很强。作为获取信息的工具，数据采集在国民经济的各个领域，如核电、石化、冶金、航空航天、机械制造等方面有着非常重要的地位。人们可以通过对信号的测量（数据获取）、处理、控制及管理，实现对生产过程的测、控、管自动化与一体化。因此，

2、本课程是电子信息类专业的学生必须学习的一门专业课程。教学基本要求或建议：1．连续信号的采样问题、采样定理的定义、采样定理的实际应用、频率混淆原因及解决措施。2．了解模/数和数/模的转换过程、典型模/数和数/模转换器的工作原理；量化过程、误差、编码。3．了解数据采集系统的组成、系统的抗干扰措施。4．了解典型A/D、D/A的功能及使用。1.2数据采集的意义与任务1.3数据采集系统的基本功能1.4数据采集系统的结构形式1.6数据处理的类型和任务1.1数据采集的发展史和应用第1章绪论绪论1.5数据采集系统的软件1.1数据采集的发展史和应

3、用第1章绪论绪论本节教学目标了解数据采集的发展史理解数据采集的应用1.1数据采集的发展史和应用绪论1.1数据采集的发展史和应用1.数据采集的发展史机械式蒸汽机转速的闭环自动调速系统1788年，英国机械师J.瓦特(Watt)在改进蒸汽机的同时，发明了离心式调速器，如左图。这是机械式蒸汽机转速的闭环自动调速系统。当蒸汽机输出轴转速发生变化时，离心调速器自动调节进汽阀门的开度，从而控制蒸汽机的转速。数据采集绪论离心式调节器形成的蒸汽机调速系统，见下图。瓦特的这项发明对第一次工业革命的发展有重要影响。数据采集进汽阀转速+-离心式调节器形

4、成的调速系统蒸汽源蒸汽机负载离心式调速器反馈瓦特蒸汽机转速不稳问题也引发了自动化科学的发展。1.1数据采集的发展史和应用绪论水温的手动控制图中，水温操作员要用手（通过感觉）来测试水的温度，并将此温度与他要求的值（给定值）相比较（通过大脑）。同时，他要决定（通过大脑）：其手应该朝哪个方向旋转阀门（打开或关闭）；旋转多大的角度）。2.数据采集在自动控制中的位置1.1数据采集的发展史和应用绪论水温的自动控制采用自动控制时，水温的手动控制的功能，由各种传感器、仪表、执行器来代替。传感器—测温计：感测水的温度；执行器—调节阀：打开或关闭蒸

5、汽阀；控制器—调节记录仪：采集、比较、判断水温，驱动调节阀。1.1数据采集的发展史和应用绪论3.数据采集的工程应用实例生产过程数据采集与控制系统控制量输出信号扰动……生产过程传感器数据采集控制信号1.1数据采集的发展史和应用绪论钢铁热连轧数据采集与自动控制1.1数据采集的发展史和应用绪论数控车床控制面板防护罩排屑机冷却液箱1.1数据采集的发展史和应用绪论自动驾驶汽车1.1数据采集的发展史和应用绪论仿人机器人多指灵巧机器手1.1数据采集的发展史和应用绪论自动控制温室1.1数据采集的发展史和应用绪论1.2数据采集的意义与任务1.数据

6、采集的定义将温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应系统称为数据采集系统。数据采集——绪论2.数据采集的意义在生产过程中，对工艺参数进行采集、监测，为提高质量，降低成本，提供信息和手段。在科学研究中，用来获取微观、动静态信息。解决靠人不能解决或不好解决的问题。作用：意义：绪论1.2数据采集的意义与任务无论在哪个应用领域，数据采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就越大。例如：运动数据记录、处理。提高工作精确性、效率，完成了靠人很难完成的工作。结果：绪论2.数据

7、采集的意义1.2数据采集的意义与任务3.数据采集系统的任务采集传感器输出的模拟信号，并转换成数字信号，然后送入计算机。系统计算机对数字信号进行处理，得到所需的数据。绪论1.2数据采集的意义与任务5.构成数据采集系统的依据保证系统具备采样精度的条件下，有尽可能高的采样速度，以满足实时处理、控制的要求。4.评价数据采集系统性能优劣的标准采样精度:精度越高，系统性能越好采样速度:速度越快，系统性能越好绪论1.2数据采集的意义与任务成本也是一个必须考虑的因素1.3数据采集系统的基本功能数据采集系统具有的功能：1.采集数据按照采样周期，对

8、模拟、数字、开关信号采样。2.模拟信号处理模拟信号：指信号幅值随时间连续变化的信号。绪论例子：正弦信号1.3数据采集系统的基本功能数据采集系统具有的功能：2.模拟信号处理绪论优点：便于传送。缺点：易受干扰。特点：在规定的一段连续时间内，其幅值为连续值，即从一个量