数据采集的基本理论

鲁科数据专业生产、销售高速数据采集板卡，我们为您分析该产品的以下信息。

采样过程为了对模拟信号用数字方法处理，应先将模拟信号数字化，即进行模/数(A/D)转换。模/数转换过程，包括三个内容：一是采样，二是量化，三是编码。一个模拟信号首先经过预采样滤波器，对信号进行调理，高速数据采集存储模块，然后由采样器在每个采样时刻读出一个数据；再由模数转换器(ADC)量化为二进制数码，数据之后保存到存储器用于数字信号处理。模/数转换器模/数转换器是整个数据采集系统的核心，它的性能直接限制系统的性能。要使设计的系统能满足工作条件，首先要选对模/数转换器。因此，有必要去了解模/数转换器的发展状况。采样方式常见的采样方式可分为“实时采样”和“等效时间采样”两大类。“实时采样”是在信号存在期间对其采样。按照采样定理，采样速率必须高于信号中较高频率分量的 2 倍；对于周期性正弦信号，一个周期内应该至少有两个采样点。“实时采样”除了通常使用的定时采样外，网口高速数据采集存储模块，还常常使用“等点采样”，即“变步长采样”。这种采样方法不论被测信号频率为多少，一个信号周期内均匀采样的点数总共为 N 个。

同步数据采集卡的电能质量分析方案

电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的质量。理想状态的公用电网应以恒定的频率、标准正弦波和额定电压对用户供电。同时，在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值大小应相等、相位对称且相差120度。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称、负荷性质多变，加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想状态并不存在。因此，产生了电网运行电力设备和供用电环节中的各种问题，也就产生了电能质量的概念。

根据现象可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。

对于电能质量分析，同步采集是一个首要条件，如果采用异步采集，通道间的采集时间差，会带来相位、功率等方面的误差。以三相四线的电能质量分析分例，以太网高速数据采集存储模块，需要分别采集三相的电压和三相的电流，以及零线电流。那么，就需要7个通道完成数据采集工作。

如何选择高速数据采集卡？

用户在进行科研试验中，如果涉及高频信号的试验，一般要进行高速数据采集卡的选择，如通信、高通物理、雷达等领域。选择高速数据采集卡一般从如下几个指标考虑：

 采样率、分辨率、通道数、总线等。选型的关键还是看您高速数据采集卡做什么用，避免不要盲目选择数据采集卡。因为不同的数据采集卡用的地方不同，FPGA高速数据采集存储模块，首先你要确定你的用途，知道用处了才能更好的选型。用途确定后，查找相应匹配的数据采集卡，查看其参数是否适合你的需求，把不同型号的采集卡作对比，这样才可以挑选出更适合你的。数据采集板的应用与这些关键词息息相关：信号类型（脉冲、中频、射频….）、信号幅度、信号带宽、是否需要FPGA实时处理，通道数…….

 采样率：非常关键的指标，如果是包含直流分量的信号，采样率的选择一般是信号频率的8倍以上。如果是通信调制信号，可以是采用欠采样的方式采集，这时重点考虑的是板卡的带宽。

 分辨率：有些用户对分辨的要求不高，比如通信等；有些用户对分辨率则比较敏感，通常可选有8bit，10bit，12bit，14bit，16bit等。

 通道数：对于有些阵列应用的场合，通道数是非常关键的一个要素。比如超声阵列、相控阵雷达、分布式高能物理探测等。当然，此种场合的对同步性要求也非常高。

 总线：用户根据系统规模、经费预算等，也需适合选择合适的总线。比如经费试验室环境可选择PCIe、USB总线等，如果是工业现场、试验现场，可选择cPCI、VPX等。

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