数据采集概念(长安大学)ppt课件.ppt

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1、BasicsofDataAcquisition数据采集基础第六周，2学时数字信号处理概述1、数字信号处理的主要研究内容数字信号处理主要研究用数字序列来表示测试信号，并用数学公式和运算来对这些数字序列进行处理。内容包括数字波形分析、幅值分析、频谱分析和数字滤波。0AtX(0)X(1)X(2)X(3)X(4)2、测试信号数字化处理的基本步骤物理信号对象传感器电信号放大调制电信号A/D转换数字信号计算机显示D/A转换电信号控制物理信号数字信号处理基础汽车试验学，从测量的角度讲，实质上是现代测量技术的一个分支，是现代测量技术在车辆上的具体

2、应用。随着计算机科学的飞速发展，传统的模拟信号采集与分析技术已被数字处理技术全面取代。在现代汽车试验中，我们将不会再看到当年流行的日本TEAC模拟磁带机，或B&K的笔式记录仪。取而代之的是方便、快捷、多功能、多参数同步测量的，基于计算机技术的数字化信号采集与处理系统。因此，了解模拟信号和数字信号的特点，掌握数字信号的获取方法是深刻理解现代汽车试验测量系统的关键。数字信号处理基础信号的概念和分类信号信号的特征信号的分类一般地，“信号”是“信息”的载体，是信息的表现形式。数据采集系统的基本组成Typicaldataacquisitio

3、napplications数据采集典型应用Physiologicalstudies（生理学研究）Environmentalstudies(temperature,etc.)（环境研究）Materialstesting（材料试验）Medicalresearch（医学研究）Qualitycontrolandtesting（质量控制与试验）Typicaldataacquisitionapplications数据采集典型应用Strain,pressure,temperatureandvibrationanalysis（应力、压力、温度、振

4、动分析）Fluidanalysis（流体分析）Manufacturingautomation（制造自动化）Whatisanalog?何谓模拟量Whatisdigital?何谓数字量Whatisdataacquisition?何谓数据采集Componentsofadataacquisitionsystems数据采集系统的组成AnalogtoDigitalConversion(A/D)模数转换器作用A/D转换器的技术指标(3)(1)(2)DigitaltoAnalogConversion(D/A)数模转换器作用DigitalInput

5、/Output(DIO)数字输入/输出PacerClock同步时钟A/DInterface模数转换接口FullScaleRange(FSR)满量程A/D变换器由模拟信号产生数字信号（一个二进制流）。其有两个过程：抽样和保持。抽样：每隔T秒(抽样周期)取出一次xa(t)的幅度，此信号称为离散信号。它只表示时间点0，T,2T…,nT,…上的值xa(0),xa(T),xa(2T)…,xa(nT)…..。保持：在保持电路中将抽样信号变换成数字信号，因为一般采用有限位二进制码，所以它所表示的信号幅度就是有一定限制的。经过A/D变换器后，不但

6、时间离散化了，幅度也量化了，这种信号称为数字信号。用x(n)表示。例子如4位码，只能表示24=16种不同的信号幅度，这些幅度称为量化电平。当离散时间信号幅度与量化电平不相同时，就要以最接近的一个量化电平来近似它。所以经过A/D变换器后，不但时间离散化了，而且幅度也量化了，产生一个二进制流。t0xa(t)0x(n)的二进制数0011011000110110011100101100100110010010抽样量化nx(n)n数字信号处理器(DSP)作用A/DConverterFunctionsA/D变换器功能Inputandoutpu

7、t(I/O)（输入/输出）Analoginputisconvertedintoadigitalnumber,bycomparingthevoltagewithitspositionwithintheFullScaleRange（将模拟信号以一个数字表示并与满量程电压中其相应位置的电压值进行比较）Withann-bitA/Dconverterthenumberofoutputlevelsequals2n–e.g.12-bitconverter=212=4096（对于n位模数转换器，输出电平等于2nRange量程（测量范围）Range

8、isaninputspanforanA/DandD/Asystem（量程：A/D和D/A系统的输入范围）Typicalrangesarebasedonavailablesensors（典型地，取决于传感器）Uni-polar(positive)（单