什么是數據采集DAQ?

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數據采集 (DAQ) 指的是測量電壓、電流、溫度、壓力、聲音或運動(dòng)等電氣或物理參數的過(guò)程。為了分析和存儲相關(guān)信號以供后續處理，我們必須將這些信號轉換為數字數據。對科學(xué)研究、工業(yè)自動(dòng)化、環(huán)境監測和醫療診斷等眾多應用而言，DAQ 系統都是其不可或缺的組成部分。

數據采集在各個(gè)領(lǐng)域的多樣化應用

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

1.在科研領(lǐng)域：數據采集不僅是探究溫度波動(dòng)、壓力變化和運動(dòng)等物理現象時(shí)不可或缺的技術(shù)，而且對于需要監測心率和血壓等關(guān)鍵健康指標的醫學(xué)研究也有著(zhù)至關(guān)重要的意義。

2.在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域：對該領(lǐng)域而言，數據采集是監控整個(gè)制造過(guò)程所必不可少的一個(gè)環(huán)節?；S(chǎng)可以利用數據采集來(lái)評估溫度和壓力等關(guān)鍵因素，并監督機器人裝配線(xiàn)的運行情況，從而達到簡(jiǎn)化工業(yè)化運作的目的。

3.在環(huán)境監測領(lǐng)域：這項技術(shù)堪稱(chēng)環(huán)保工作的重要伙伴。數據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，并可在評估工業(yè)設施排放和分析江河湖泊水質(zhì)的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

4.在航空航天和國防領(lǐng)域：數據采集能夠有效地管理和監控航空航天和國防應用領(lǐng)域的復雜系統。該技術(shù)可幫助工作人員評估飛機引擎的性能，或是實(shí)時(shí)監測防御裝備中的溫度和壓力等各項參數。

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

總而言之，數據采集對許多行業(yè)都有很強的實(shí)用意義，尤其適用于那些要求執行詳盡、準確且可靠的數據收集與分析的應用。無(wú)論是推動(dòng)科學(xué)研究；優(yōu)化工業(yè)流程；保護環(huán)境；確保汽車(chē)、航空航天與國防領(lǐng)域的安全還是為醫療診斷提供輔助支持，數據采集技術(shù)都是其中不可或缺的一個(gè)元素。

什么是 DAQ 系統？

DAQ（數據采集）系統指的是一套旨在利用各類(lèi)傳感器測量和收集數據的組件和設備。該系統需要將物理信號或電信號轉換成數字數據，以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理。

DAQ 系統通常包含以下三個(gè)主要部分：

1.傳感器：該設備可將溫度、壓力或電壓等物理信號或電信號轉換成可以測量的數量。

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

3.數據采集設備：該設備可對調理后的信號進(jìn)行采樣和數字化處理，然后將其發(fā)送到計算機或是其他處理單元進(jìn)行分析和存儲。數據采集設備既可以是獨立單元，也可以是與計算機的 PCI 或 USB 端口相連接的插件卡。

目前 DAQ 系統已廣泛應用于科學(xué)研究、工業(yè)自動(dòng)化、環(huán)境監測、航空航天、國防以及醫療診斷等多個(gè)應用領(lǐng)域。該系統能夠幫助研究人員、工程師和技術(shù)人員準確、高效地收集和分析數據，從而在測量、分析和控制各種物理或電氣現象的過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。

如何選擇數據采集系統

所選擇的數據采集 (DAQ) 系統是否合適，關(guān)系到我們能否在實(shí)施各種應用的過(guò)程中獲取到精確、可靠的測量數據。DAQ 系統是否有效取決于它能否精準滿(mǎn)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 系統有效性的核心指標，它在很大程度上要取決于模擬-數字轉換器 (ADC) 的分辨率和參考電壓的穩定性。為了獲得更加精確的測量數據，請選擇 ADC 分辨率較高且參考電壓穩定的系統。

2.采樣率：對于需要處理快速變化信號的應用，該項參數具有至關(guān)重要的意義；較高的采樣率是實(shí)現高速數據采集和系統動(dòng)態(tài)控制必不可少的元素。

3.信號調理：信號調理指的是對各種傳感器采集到的信號進(jìn)行放大、濾波或數字化處理，從而達到提升信號質(zhì)量和精度的目的。強大的信號調理能力能夠極大地幫助系統適應熱電偶、應變計和加速度計等不同類(lèi)型的傳感器。

4.軟件的兼容性與功能性：應確保為 DAQ 系統配備使用簡(jiǎn)便、包含有效的數據可視化工具且支持多種編程語(yǔ)言的軟件。兼容 Windows、Linux 或 Mac OS 等多種操作系統能夠有效提升系統的多功能性。

5.通道數量：應考慮到系統能夠支持的通道數量。較高的通道數量有助于提升系統在處理多種信號時(shí)的靈活性和可擴展性。

6.環(huán)境適應性：請評估系統在您特定的應用環(huán)境狀況下運行的能力。

7.預算限制：請評估總成本，其中應涵蓋購置系統或設備的成本以及額外添置各類(lèi)配件或軟件的費用。

對上述內容進(jìn)行仔細考量，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、多功能性和預算之間實(shí)現平衡的 DAQ 系統。該方法可以保證所選系統能夠快捷有效地完成所需的數據采集任務(wù)。

利用 DAQ 系統輔助工程決策

DAQ 系統能夠捕獲并記錄來(lái)自各種傳感器的數據，從而在監測物理或電氣現象的過(guò)程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。該系統可利用豐富詳實(shí)的數據幫助工程師獲得深刻的見(jiàn)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 系統來(lái)確定溫度或壓力等參數的趨勢，從而及早發(fā)現可能存在的問(wèn)題。

●   故障檢測與診斷：通過(guò)分析 DAQ 系統中的數據，工程師可以精準確定存在于各個(gè)系統中的故障，并找出無(wú)法正常工作的組件或傳感器。

●   性能優(yōu)化：DAQ 數據可以幫助工程師識別低效環(huán)節、指導其優(yōu)化系統性能并提高生產(chǎn)效率。

●   預測性維護：用戶(hù)可通過(guò)分析數據趨勢來(lái)預測維護需求，從而有效防止系統發(fā)生故障。

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

利用先進(jìn)技術(shù)提升數據采集性能

融合先進(jìn)校準技術(shù)

如今數據采集系統的出色性能在很大程度上要歸功于采用了三階多項式的先進(jìn)自校準技術(shù)。這種創(chuàng )新型運行方式可根據預定的輸入信號自動(dòng)調整校準系數，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(chē)等需要確保數據采集精度的行業(yè)而言是必不可少的。

隔離對測量精度的重要性

在確保 DAQ 系統精度和可靠性的過(guò)程中，隔離扮演著(zhù)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。為了確保所收集數據的完整性，我們必須在高電壓環(huán)境中或是容易受到電氣干擾的區域內應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果

保證測量結果的完整性是數據采集的一項基本要求。DAQ 系統通常會(huì )利用先進(jìn)的隔離方法來(lái)保護敏感的測量組件，以抵御外部的電氣干擾。該系統可通過(guò)構建物理或電磁屏障來(lái)防止噪聲或電壓波動(dòng)影響數據的精度，因此對于電磁干擾較強或電氣條件不穩定的環(huán)境具有至關(guān)重要的意義。

利用信號流和遠程監控

信號流和遠程監控是 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實(shí)時(shí)捕獲并分析數據，是不斷變化且要求嚴格的測試環(huán)境所必不可少的一項功能。此外，遠程監控功能還可幫助操作員實(shí)現遠程的數據管理和可視化，從而在涉及持續監控的復雜系統中有效提升操作的靈活性與效率。

Keithley DAQ系統功能概覽

Keithley Instruments 可提供一系列先進(jìn)的數據采集系統；這些系統以其精準的測量能力、快捷的掃描性能以及豐富的設置選項而聞名于世。這些系統旨在滿(mǎn)足科研和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的各種測量和分析需求。

Keithley DAQ6510：功能豐富的數據采集系統  

Keithley DAQ6510 將一系列基本功能整合到了一個(gè)獨立、可靠的單元之內，從而成為了多功能數據采集系統的代名詞。該系統能夠滿(mǎn)足各類(lèi)測量需求，其顯著(zhù)特點(diǎn)包括：

●   高精度萬(wàn)用表：可以精確測量各項電氣參數。

●   快速掃描功能：可確?？焖偈占瘮祿?。

●   數字化功能：可將模擬信號轉換為數字格式。

●   集成式數據記錄器：可以高效地記錄和存儲數據。

●   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。

●   支持多個(gè)通道：可同時(shí)支持 80 個(gè)通道，非常適合大規模數據采集。

●   出色的掃描速率：掃描速率可達 1 MS/s，可有效簡(jiǎn)化數據收集過(guò)程。

Keithley DAQ6510 具有增強型連接功能，可與多種系統無(wú)縫集成，專(zhuān)門(mén)適用于需要全面收集多樣化數據的應用場(chǎng)景。該產(chǎn)品支持多個(gè)通道且能夠保持較高的掃描速率，因而成為了執行大規模數據采集任務(wù)的首選。

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

Keithley DMM7510 將高精度數字萬(wàn)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(jiǎn)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

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

Keithley DMM6500：多功能臺式/系統數字萬(wàn)用表

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

●   支持測量電壓、電流、電阻等參數

●   最多支持 10 個(gè)通道

●   采樣率高達 10 MS/s

Keithley Instruments 推出的每個(gè)系統都有其獨特的優(yōu)勢，使您能夠根據各類(lèi)應用的具體情況執行高效、精確的數據采集。

何以選擇 Keithley DAQ 系統？

精度高：Keithley Instruments 的 DAQ 系統采用了高分辨率 ADC、參考電壓穩定的系統和高質(zhì)量信號調理電路等高精度組件，可以確保測量結果精準無(wú)誤。

支持高速掃描：Keithley Instruments 的 DAQ 系統支持高速掃描，可實(shí)現快速的數據采集與分析。這種特性使其非常適合需要用到實(shí)時(shí)監測與控制的應用。

配置靈活：Keithley Instruments 的 DAQ 系統設計靈活且支持配置，因此用戶(hù)可根據自身測量需求對系統進(jìn)行自定義設置。具體設置包括是否支持各種傳感器類(lèi)型、輸入/輸出配置以及信號調理選項。

軟件簡(jiǎn)單易用：Keithley Instruments 的 DAQ 系統配備了使用簡(jiǎn)便、包含數據可視化工具且支持多種編程語(yǔ)言的軟件。這使得用戶(hù)能夠輕松地控制和分析系統中的數據。

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)支持以及培訓計劃。這些支持服務(wù)可確保用戶(hù)能夠充分利用自己的 DAQ 系統，使之達到最佳的性能表現。

總而言之，Keithley Instruments 旗下的 DAQ 系統在精度、速度、靈活性和易用性等方面均處于業(yè)內領(lǐng)先地位。Keithley Instruments 的 DAQ 系統適合多種用途，例如各個(gè)行業(yè)的研究、自動(dòng)化和數據收集應用等等。用戶(hù)可通過(guò)不同方式來(lái)設置其功能強大的部件，并通過(guò)簡(jiǎn)單易用的軟件輕松完成航空航天和國防領(lǐng)域的數據采集和分析工作。

DAQ 系統在汽車(chē)電芯測試中的應用

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

電芯作為動(dòng)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(dòng)汽車(chē)擁有更遠的續航里程。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(huì )導致整個(gè)電池包的損壞。因此，在電芯生產(chǎn)過(guò)程中，必須進(jìn)行相關(guān)測試，以更好地保障動(dòng)力電池的品質(zhì)。

此類(lèi)設備對于電芯一般是大于100CH的系統設備，在生產(chǎn)過(guò)程中，需要定期對設備充放電的電壓、電流進(jìn)行校準，校準的標準儀器需至少是6?的數字萬(wàn)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，此外，還可以選擇電壓精度更高的DMM7510（0.1mV）。

電芯OCV測試機的單體電池開(kāi)路電壓、交流內阻、殼體電壓測試是電池生產(chǎn)制程重要的一環(huán)，需達到0.1mV的OCV精度和1mV的殼體電壓精度要求。DMM7510可以全面滿(mǎn)足這一環(huán)節的技術(shù)要求。

DMM7510嵌入電芯OCV測試設備的示意圖

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

DMM7510嵌入電芯分組、分檔及配組設備的示意圖

總結

在多樣化的現代技術(shù)格局之下，數據采集 (DAQ) 悄然成為了各個(gè)領(lǐng)域必不可少的工具。如今我們無(wú)論是要獲得精確的科研測量結果、優(yōu)化工業(yè)流程、維護環(huán)境完整性還是要推動(dòng)醫療診斷領(lǐng)域的發(fā)展，DAQ 系統都無(wú)疑成為了其中不可或缺的一環(huán)。其先進(jìn)的校準功能、強大的隔離技術(shù)以及信號流和遠程監控等創(chuàng )新特性，都是其出色的多功能性與適應性的最好體現。隨著(zhù)人們逐漸需要收集準確、可靠的數據，DAQ 系統在推動(dòng)明智決策和技術(shù)進(jìn)步方面的重要性開(kāi)始日益凸顯。