数据采集

数据采集是对测量现实世界物理条件的信号进行采样，并将所得样本转换为可由计算机操作的数字数值的过程。数据采集系统，缩写为DAS、DAQ或DAU，通常将模拟波形转换成数字值进行处理。数据采集系统的组成部分包括。传感器，将物理参数转换为电信号。信号调节电路，将传感器信号转换为可转换为数字值的形式。模数转换器，将经过调节的传感器信号转换为数字值。数据采集应用通常由使用各种通用编程语言开发的软件程序控制，如汇编、BASIC、C、C++、Fortran、Java、LabVIEW、Lisp、Pascal等等。独立的数据采集系统通常被称为数据记录器。也有一些开源软件包提供所有必要的工具，从不同的，通常是特定的硬件设备中获取数据。这些工具来自科学界，复杂的实验需要快速、灵活和适应性强的软件。这些软件包通常是定制的，但更多的通用DAQ软件包，如xxx集成数据采集系统，可以很容易地进行定制，并在一些物理实验中使用。

1963年，IBM生产了专门用于数据采集的计算机。其中包括IBM7700数据采集系统，以及它的继任者IBM1800数据采集和控制系统。这些昂贵的专用系统在1974年被Tecmar/ScientificSolutionsInc.生产的通用S-100计算机和数据采集卡所超越。1981年，IBM推出了IBM个人电脑，ScientificSolutions推出了xxx批PC数据采集产品。

来源和系统数据采集从要测量的物理现象或物理特性开始。这方面的例子包括温度、振动、光强度、气体压力、流体流动和力。无论要测量的物理属性的类型如何，要测量的物理状态必须首先被转换为可以被数据采集系统采样的统一形式。执行这种转换的任务落在被称为传感器的设备上。数据采集系统是一个软件和硬件的集合，允许人们测量或控制现实世界中某物的物理特性。一个完整的数据采集系统包括DAQ硬件、传感器和执行器、信号调节硬件和运行DAQ软件的计算机。如果需要计时（如事件模式的DAQ系统），则需要一个单独的补偿分布式计时系统。传感器是换能器的一种，是将物理特性转换为相应电信号的装置（如应变仪、热敏电阻）。一个测量不同属性的采集系统取决于适合检测这些属性的传感器。如果来自传感器的信号不适合正在使用的DAQ硬件，可能需要进行信号调节。在大多数情况下，信号可能需要被过滤、塑形或放大。其他各种信号调节的例子可能是电桥完成，向传感器提供电流或电压激励，隔离，和线性化。出于传输的目的，更容易受到噪声影响的单端模拟信号可以被转换为差分信号。一旦数字化，信号可以被编码以减少和纠正传输错误。

DAQ硬件通常是信号和PC之间的接口。它可以是可以连接到计算机端口（并行、串行、USB等）的模块形式，也可以是连接到PC主板上的插槽（S-100总线、AppleBus、ISA、MCA、PCI、PCI-E等）或模块箱（CAMAC、NIM、VME）的卡。

有时需要适配器，在这种情况下，可以使用外部分线盒。DAQ卡通常包含多个组件（多路复用器、ADC、DAC、TTL-IO、高速定时器、RAM）。这些都可以通过总线由微控制器访问，微控制器可以运行小程序。控制器比硬接线的逻辑更灵活，但又比CPU便宜，所以允许用简单的轮询循环来阻止它。例如：等待触发器，启动ADC，查询时间，等待ADC完成，将数值移到RAM，切换多路复用器，获得TTL输入，让DAC进行电压斜坡。今天，一些传感器和数据采集系统的信号可以通过蓝牙进行流式传输。

DAQ设备驱动是DAQ硬件与PC协同工作所需要的。设备驱动程序在硬件上执行低级别的寄存器写入和读取，同时在各种程序中为开发用户应用程序暴露API。