什么是數(shù)據(jù)采集DAQ?

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數(shù)據(jù)采集 (DAQ) 指的是測量電壓、電流、溫度、壓力、聲音或運(yùn)動等電氣或物理參數(shù)的過程。為了分析和存儲相關(guān)信號以供后續(xù)處理，我們必須將這些信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。對科學(xué)研究、工業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)療診斷等眾多應(yīng)用而言，DAQ 系統(tǒng)都是其不可或缺的組成部分。

數(shù)據(jù)采集在各個(gè)領(lǐng)域的多樣化應(yīng)用

數(shù)據(jù)采集在眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，使得工作人員能夠針對各種物理和電氣現(xiàn)象進(jìn)行精確的測量和分析：

1.在科研領(lǐng)域：數(shù)據(jù)采集不僅是探究溫度波動、壓力變化和運(yùn)動等物理現(xiàn)象時(shí)不可或缺的技術(shù)，而且對于需要監(jiān)測心率和血壓等關(guān)鍵健康指標(biāo)的醫(yī)學(xué)研究也有著至關(guān)重要的意義。

2.在工業(yè)自動化領(lǐng)域：對該領(lǐng)域而言，數(shù)據(jù)采集是監(jiān)控整個(gè)制造過程所必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)?；S可以利用數(shù)據(jù)采集來評估溫度和壓力等關(guān)鍵因素，并監(jiān)督機(jī)器人裝配線的運(yùn)行情況，從而達(dá)到簡化工業(yè)化運(yùn)作的目的。

3.在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域：這項(xiàng)技術(shù)堪稱環(huán)保工作的重要伙伴。數(shù)據(jù)采集有助于跟蹤空氣質(zhì)量、濕度和溫度等重要環(huán)境指標(biāo)，并可在評估工業(yè)設(shè)施排放和分析江河湖泊水質(zhì)的過程中發(fā)揮重要作用。

4.在航空航天和國防領(lǐng)域：數(shù)據(jù)采集能夠有效地管理和監(jiān)控航空航天和國防應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。該技術(shù)可幫助工作人員評估飛機(jī)引擎的性能，或是實(shí)時(shí)監(jiān)測防御裝備中的溫度和壓力等各項(xiàng)參數(shù)。

5.在醫(yī)療診斷領(lǐng)域：在醫(yī)療保健領(lǐng)域，工作人員可利用數(shù)據(jù)采集技術(shù)來記錄心電圖、腦電圖和肌電圖讀數(shù)等重要的生理數(shù)據(jù)。這項(xiàng)功能對外科手術(shù)和診斷性測試而言尤其重要。

總而言之，數(shù)據(jù)采集對許多行業(yè)都有很強(qiáng)的實(shí)用意義，尤其適用于那些要求執(zhí)行詳盡、準(zhǔn)確且可靠的數(shù)據(jù)收集與分析的應(yīng)用。無論是推動科學(xué)研究；優(yōu)化工業(yè)流程；保護(hù)環(huán)境；確保汽車、航空航天與國防領(lǐng)域的安全還是為醫(yī)療診斷提供輔助支持，數(shù)據(jù)采集技術(shù)都是其中不可或缺的一個(gè)元素。

什么是 DAQ 系統(tǒng)？

DAQ（數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)指的是一套旨在利用各類傳感器測量和收集數(shù)據(jù)的組件和設(shè)備。該系統(tǒng)需要將物理信號或電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理。

DAQ 系統(tǒng)通常包含以下三個(gè)主要部分：

1.傳感器：該設(shè)備可將溫度、壓力或電壓等物理信號或電信號轉(zhuǎn)換成可以測量的數(shù)量。

2.信號調(diào)理電路：該電路可對傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行放大、濾波或數(shù)字化處理，從而提升其質(zhì)量和精度。

3.數(shù)據(jù)采集設(shè)備：該設(shè)備可對調(diào)理后的信號進(jìn)行采樣和數(shù)字化處理，然后將其發(fā)送到計(jì)算機(jī)或是其他處理單元進(jìn)行分析和存儲。數(shù)據(jù)采集設(shè)備既可以是獨(dú)立單元，也可以是與計(jì)算機(jī)的 PCI 或 USB 端口相連接的插件卡。

目前 DAQ 系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、工業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測、航空航天、國防以及醫(yī)療診斷等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。該系統(tǒng)能夠幫助研究人員、工程師和技術(shù)人員準(zhǔn)確、高效地收集和分析數(shù)據(jù)，從而在測量、分析和控制各種物理或電氣現(xiàn)象的過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

如何選擇數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

所選擇的數(shù)據(jù)采集 (DAQ) 系統(tǒng)是否合適，關(guān)系到我們能否在實(shí)施各種應(yīng)用的過程中獲取到精確、可靠的測量數(shù)據(jù)。DAQ 系統(tǒng)是否有效取決于它能否精準(zhǔn)滿足特定的測量要求，其中包括如下幾個(gè)關(guān)鍵考量因素：

1.精度和分辨率：精度是 DAQ 系統(tǒng)有效性的核心指標(biāo)，它在很大程度上要取決于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADC) 的分辨率和參考電壓的穩(wěn)定性。為了獲得更加精確的測量數(shù)據(jù)，請選擇 ADC 分辨率較高且參考電壓穩(wěn)定的系統(tǒng)。

2.采樣率：對于需要處理快速變化信號的應(yīng)用，該項(xiàng)參數(shù)具有至關(guān)重要的意義；較高的采樣率是實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)動態(tài)控制必不可少的元素。

3.信號調(diào)理：信號調(diào)理指的是對各種傳感器采集到的信號進(jìn)行放大、濾波或數(shù)字化處理，從而達(dá)到提升信號質(zhì)量和精度的目的。強(qiáng)大的信號調(diào)理能力能夠極大地幫助系統(tǒng)適應(yīng)熱電偶、應(yīng)變計(jì)和加速度計(jì)等不同類型的傳感器。

4.軟件的兼容性與功能性：應(yīng)確保為 DAQ 系統(tǒng)配備使用簡便、包含有效的數(shù)據(jù)可視化工具且支持多種編程語言的軟件。兼容 Windows、Linux 或 Mac OS 等多種操作系統(tǒng)能夠有效提升系統(tǒng)的多功能性。

5.通道數(shù)量：應(yīng)考慮到系統(tǒng)能夠支持的通道數(shù)量。較高的通道數(shù)量有助于提升系統(tǒng)在處理多種信號時(shí)的靈活性和可擴(kuò)展性。

6.環(huán)境適應(yīng)性：請?jiān)u估系統(tǒng)在您特定的應(yīng)用環(huán)境狀況下運(yùn)行的能力。

7.預(yù)算限制：請?jiān)u估總成本，其中應(yīng)涵蓋購置系統(tǒng)或設(shè)備的成本以及額外添置各類配件或軟件的費(fèi)用。

對上述內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)考量，有助于選出一個(gè)不僅符合您的具體需求，而且能夠在性能、多功能性和預(yù)算之間實(shí)現(xiàn)平衡的 DAQ 系統(tǒng)。該方法可以保證所選系統(tǒng)能夠快捷有效地完成所需的數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

利用 DAQ 系統(tǒng)輔助工程決策

DAQ 系統(tǒng)能夠捕獲并記錄來自各種傳感器的數(shù)據(jù)，從而在監(jiān)測物理或電氣現(xiàn)象的過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。該系統(tǒng)可利用豐富詳實(shí)的數(shù)據(jù)幫助工程師獲得深刻的見解，使其能夠在以下領(lǐng)域做出更加明智的決策：

●   趨勢與模式分析：工程師可使用 DAQ 系統(tǒng)來確定溫度或壓力等參數(shù)的趨勢，從而及早發(fā)現(xiàn)可能存在的問題。

●   故障檢測與診斷：通過分析 DAQ 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，工程師可以精準(zhǔn)確定存在于各個(gè)系統(tǒng)中的故障，并找出無法正常工作的組件或傳感器。

●   性能優(yōu)化：DAQ 數(shù)據(jù)可以幫助工程師識別低效環(huán)節(jié)、指導(dǎo)其優(yōu)化系統(tǒng)性能并提高生產(chǎn)效率。

●   預(yù)測性維護(hù)：用戶可通過分析數(shù)據(jù)趨勢來預(yù)測維護(hù)需求，從而有效防止系統(tǒng)發(fā)生故障。

●   質(zhì)量控制：在制造行業(yè)，DAQ 系統(tǒng)能夠檢測出一切與所需規(guī)格不符的情況，這對于確保產(chǎn)品質(zhì)量有著十分重要的意義。

利用先進(jìn)技術(shù)提升數(shù)據(jù)采集性能

融合先進(jìn)校準(zhǔn)技術(shù)

如今數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的出色性能在很大程度上要?dú)w功于采用了三階多項(xiàng)式的先進(jìn)自校準(zhǔn)技術(shù)。這種創(chuàng)新型運(yùn)行方式可根據(jù)預(yù)定的輸入信號自動調(diào)整校準(zhǔn)系數(shù)，從而能夠極大地提升測量精度。這種精度對于航空航天、國防和汽車等需要確保數(shù)據(jù)采集精度的行業(yè)而言是必不可少的。

隔離對測量精度的重要性

在確保 DAQ 系統(tǒng)精度和可靠性的過程中，隔離扮演著十分重要的角色。隔離指的是為測量電路提供屏蔽措施，從而避免測量結(jié)果因電氣噪聲和電壓差異等原因而失真。為了確保所收集數(shù)據(jù)的完整性，我們必須在高電壓環(huán)境中或是容易受到電氣干擾的區(qū)域內(nèi)應(yīng)用電隔離或磁隔離等隔離技術(shù)。

先進(jìn)的隔離技術(shù)有助于獲得可靠的測量結(jié)果

保證測量結(jié)果的完整性是數(shù)據(jù)采集的一項(xiàng)基本要求。DAQ 系統(tǒng)通常會利用先進(jìn)的隔離方法來保護(hù)敏感的測量組件，以抵御外部的電氣干擾。該系統(tǒng)可通過構(gòu)建物理或電磁屏障來防止噪聲或電壓波動影響數(shù)據(jù)的精度，因此對于電磁干擾較強(qiáng)或電氣條件不穩(wěn)定的環(huán)境具有至關(guān)重要的意義。

利用信號流和遠(yuǎn)程監(jiān)控

信號流和遠(yuǎn)程監(jiān)控是 DAQ 領(lǐng)域所取得的兩大突破性進(jìn)展。高速信號流可幫助系統(tǒng)實(shí)時(shí)捕獲并分析數(shù)據(jù)，是不斷變化且要求嚴(yán)格的測試環(huán)境所必不可少的一項(xiàng)功能。此外，遠(yuǎn)程監(jiān)控功能還可幫助操作員實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)管理和可視化，從而在涉及持續(xù)監(jiān)控的復(fù)雜系統(tǒng)中有效提升操作的靈活性與效率。

Keithley DAQ系統(tǒng)功能概覽

Keithley Instruments 可提供一系列先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；這些系統(tǒng)以其精準(zhǔn)的測量能力、快捷的掃描性能以及豐富的設(shè)置選項(xiàng)而聞名于世。這些系統(tǒng)旨在滿足科研和工業(yè)自動化等領(lǐng)域的各種測量和分析需求。

Keithley DAQ6510：功能豐富的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)  

Keithley DAQ6510 將一系列基本功能整合到了一個(gè)獨(dú)立、可靠的單元之內(nèi)，從而成為了多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的代名詞。該系統(tǒng)能夠滿足各類測量需求，其顯著特點(diǎn)包括：

●   高精度萬用表：可以精確測量各項(xiàng)電氣參數(shù)。

●   快速掃描功能：可確?？焖偈占瘮?shù)據(jù)。

●   數(shù)字化功能：可將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。

●   集成式數(shù)據(jù)記錄器：可以高效地記錄和存儲數(shù)據(jù)。

●   測量領(lǐng)域廣泛：能夠測量電壓、電流、電阻、電容、溫度和頻率等參數(shù)。

●   支持多個(gè)通道：可同時(shí)支持 80 個(gè)通道，非常適合大規(guī)模數(shù)據(jù)采集。

●   出色的掃描速率：掃描速率可達(dá) 1 MS/s，可有效簡化數(shù)據(jù)收集過程。

Keithley DAQ6510 具有增強(qiáng)型連接功能，可與多種系統(tǒng)無縫集成，專門適用于需要全面收集多樣化數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景。該產(chǎn)品支持多個(gè)通道且能夠保持較高的掃描速率，因而成為了執(zhí)行大規(guī)模數(shù)據(jù)采集任務(wù)的首選。

Keithley DMM7510：具有實(shí)時(shí)采樣功能的數(shù)字萬用表  

Keithley DMM7510 將高精度數(shù)字萬用表的功能與實(shí)時(shí)采樣示波器進(jìn)行了融合。其主要特性包括：

●   簡單易用的界面

●   支持測量電壓、電流、電阻、電容和溫度

●   配有 20 個(gè)通道

●   該設(shè)備的采樣率可達(dá) 1 MS/s，非常適合需要詳盡、快速地測量多個(gè)參數(shù)的應(yīng)用

Keithley DMM6500：多功能臺式/系統(tǒng)數(shù)字萬用表

DMM6500 61?2 位臺式/系統(tǒng)數(shù)字萬用表是 Keithley 旗下的另一款核心產(chǎn)品。該萬用表特別適合需要執(zhí)行高速測量和跟蹤多項(xiàng)參數(shù)的應(yīng)用。產(chǎn)品具有極佳的靈活性，既可以作為獨(dú)立儀器使用，又可以作為組件集成到更大的 DAQ 系統(tǒng)中。其主要特性包括：

●   支持測量電壓、電流、電阻等參數(shù)

●   最多支持 10 個(gè)通道

●   采樣率高達(dá) 10 MS/s

Keithley Instruments 推出的每個(gè)系統(tǒng)都有其獨(dú)特的優(yōu)勢，使您能夠根據(jù)各類應(yīng)用的具體情況執(zhí)行高效、精確的數(shù)據(jù)采集。

何以選擇 Keithley DAQ 系統(tǒng)？

精度高：Keithley Instruments 的 DAQ 系統(tǒng)采用了高分辨率 ADC、參考電壓穩(wěn)定的系統(tǒng)和高質(zhì)量信號調(diào)理電路等高精度組件，可以確保測量結(jié)果精準(zhǔn)無誤。

支持高速掃描：Keithley Instruments 的 DAQ 系統(tǒng)支持高速掃描，可實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)采集與分析。這種特性使其非常適合需要用到實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制的應(yīng)用。

配置靈活：Keithley Instruments 的 DAQ 系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活且支持配置，因此用戶可根據(jù)自身測量需求對系統(tǒng)進(jìn)行自定義設(shè)置。具體設(shè)置包括是否支持各種傳感器類型、輸入/輸出配置以及信號調(diào)理選項(xiàng)。

軟件簡單易用：Keithley Instruments 的 DAQ 系統(tǒng)配備了使用簡便、包含數(shù)據(jù)可視化工具且支持多種編程語言的軟件。這使得用戶能夠輕松地控制和分析系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。

行業(yè)領(lǐng)先的支持服務(wù)：眾所周知，Keithley Instruments 能夠提供行業(yè)領(lǐng)先的支持服務(wù)，其中包括全面的文檔、技術(shù)支持以及培訓(xùn)計(jì)劃。這些支持服務(wù)可確保用戶能夠充分利用自己的 DAQ 系統(tǒng)，使之達(dá)到最佳的性能表現(xiàn)。

總而言之，Keithley Instruments 旗下的 DAQ 系統(tǒng)在精度、速度、靈活性和易用性等方面均處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位。Keithley Instruments 的 DAQ 系統(tǒng)適合多種用途，例如各個(gè)行業(yè)的研究、自動化和數(shù)據(jù)收集應(yīng)用等等。用戶可通過不同方式來設(shè)置其功能強(qiáng)大的部件，并通過簡單易用的軟件輕松完成航空航天和國防領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集和分析工作。

DAQ 系統(tǒng)在汽車電芯測試中的應(yīng)用

最近幾年新能源汽車的快速發(fā)展，帶動了動力電池產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。動力電池由電芯（Cell）-->模組（Module）-->包（pack）組成而來。

電芯作為動力電池的最小單位，也是電能存儲單元，它必須要有較高的能量密度，以盡可能多的存儲電能，使電動汽車擁有更遠(yuǎn)的續(xù)航里程。除此之外，電芯的壽命也是最為關(guān)鍵的因素，任何一顆電芯的損壞，都會導(dǎo)致整個(gè)電池包的損壞。因此，在電芯生產(chǎn)過程中，必須進(jìn)行相關(guān)測試，以更好地保障動力電池的品質(zhì)。

此類設(shè)備對于電芯一般是大于100CH的系統(tǒng)設(shè)備，在生產(chǎn)過程中，需要定期對設(shè)備充放電的電壓、電流進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)儀器需至少是6?的數(shù)字萬用表。

DMM6500多通道測量示意圖

DMM6500是6?的DMM，電壓精度為1mV，電流精度為0.5mA，適合用于電芯校準(zhǔn)，此外，還可以選擇電壓精度更高的DMM7510（0.1mV）。

電芯OCV測試機(jī)的單體電池開路電壓、交流內(nèi)阻、殼體電壓測試是電池生產(chǎn)制程重要的一環(huán)，需達(dá)到0.1mV的OCV精度和1mV的殼體電壓精度要求。DMM7510可以全面滿足這一環(huán)節(jié)的技術(shù)要求。

DMM7510嵌入電芯OCV測試設(shè)備的示意圖

依據(jù)電池行業(yè)生產(chǎn)工藝流程，在電池生產(chǎn)后段會集中對電池做檔位分級，分檔機(jī)能自動完成來料電池掃碼，將生產(chǎn)完成的電池依據(jù)特定規(guī)則挑選分級。DMM7510的高精度及穩(wěn)定性是保證電池分檔一致的重要工具。

DMM7510嵌入電芯分組、分檔及配組設(shè)備的示意圖

總結(jié)

在多樣化的現(xiàn)代技術(shù)格局之下，數(shù)據(jù)采集 (DAQ) 悄然成為了各個(gè)領(lǐng)域必不可少的工具。如今我們無論是要獲得精確的科研測量結(jié)果、優(yōu)化工業(yè)流程、維護(hù)環(huán)境完整性還是要推動醫(yī)療診斷領(lǐng)域的發(fā)展，DAQ 系統(tǒng)都無疑成為了其中不可或缺的一環(huán)。其先進(jìn)的校準(zhǔn)功能、強(qiáng)大的隔離技術(shù)以及信號流和遠(yuǎn)程監(jiān)控等創(chuàng)新特性，都是其出色的多功能性與適應(yīng)性的最好體現(xiàn)。隨著人們逐漸需要收集準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，DAQ 系統(tǒng)在推動明智決策和技術(shù)進(jìn)步方面的重要性開始日益凸顯。