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、聲音或運動等電氣或物理參數(shù)的過程。為了分析和存儲相關信號以供后續(xù)處理，我們必須將這些信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)。對科學研究、工業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)療診斷等眾多應用而言，DAQ 系統(tǒng)都是其不可或缺的組成部分。

數(shù)據(jù)采集在各個領域的多樣化應用

數(shù)據(jù)采集在眾多領域發(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)象進行精確的測量和分析：

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

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

3.在環(huán)境監(jiān)測領域：這項技術(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，并可在評估工業(yè)設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用領域的復雜系統(tǒng)。該技術(shù)可幫助工作人員評估飛機引擎的性能，或是實時監(jiān)測防御裝備中的溫度和壓力等各項參數(shù)。

5.在醫(yī)療診斷領域：在醫(yī)療保健領域，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)都有很強的實用意義，尤其適用于那些要求執(zhí)行詳盡、準確且可靠的數(shù)據(jù)收集與分析的應用。無論是推動科學研究；優(yōu)化工業(yè)流程；保護環(huán)境；確保汽車、航空航天與國防領域的安全還是為醫(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)的組件和設備。該系統(tǒng)需要將物理信號或電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)，以便進行進一步的分析和處理。

DAQ 系統(tǒng)通常包含以下三個主要部分：

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(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)采集設備：該設備可對調(diào)理后的信號進行采樣和數(shù)字化處理，然后將其發(fā)送到計算機或是其他處理單元進行分析和存儲。數(shù)據(jù)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(tǒng)已廣泛應用于科學研究、工業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測、航空航天、國防以及醫(yī)療診斷等多個應用領域。該系統(tǒng)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(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，關系到我們能否在實施各種應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滿足特定的測量要求，其中包括如下幾個關鍵考量因素：

1.精度和分辨率：精度是 DAQ 系統(tǒng)有效性的核心指標，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用，該項參數(shù)具有至關重要的意義；較高的采樣率是實現(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行放大、濾波或數(shù)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(diào)理能力能夠極大地幫助系統(tǒng)適應熱電偶、應變計和加速度計等不同類型的傳感器。

4.軟件的兼容性與功能性：應確保為 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)在處理多種信號時的靈活性和可擴展性。

6.環(huán)境適應性：請評估系統(tǒng)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(tǒng)或設備的成本以及額外添置各類配件或軟件的費用。

對上述內(nèi)容進行仔細考量，有助于選出一個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。

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)揮至關重要的作用。該系統(tǒng)可利用豐富詳實的數(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)，工程師可以精準確定存在于各個系統(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)、指導其優(yōu)化系統(tǒng)性能并提高生產(chǎn)效率。

●   預測性維護：用戶可通過分析數(shù)據(jù)趨勢來預測維護需求，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。

利用先進技術(shù)提升數(shù)據(jù)采集性能

融合先進校準技術(shù)

如今數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的出色性能在很大程度上要歸功于采用了三階多項式的先進自校準技術(shù)。這種創(chuàng)新型運行方式可根據(jù)預定的輸入信號自動調(diào)整校準系數(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)應用電隔離或磁隔離等隔離技術(shù)。

先進的隔離技術(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)采集的一項基本要求。DAQ 系統(tǒng)通常會利用先進的隔離方法來保護敏感的測量組件，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或電氣條件不穩(wěn)定的環(huán)境具有至關重要的意義。

利用信號流和遠程監(jiān)控

信號流和遠程監(jiān)控是 DAQ 領域所取得的兩大突破性進展。高速信號流可幫助系統(tǒng)實時捕獲并分析數(shù)據(jù)，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(jiān)控功能還可幫助操作員實現(xiàn)遠程的數(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 可提供一系列先進的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；這些系統(tǒng)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(tǒng)旨在滿足科研和工業(yè)自動化等領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獨立、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，其顯著特點包括：

●   高精度萬用表：可以精確測量各項電氣參數(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)。

●   支持多個通道：可同時支持 80 個通道，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 1 MS/s，可有效簡化數(shù)據(jù)收集過程。

Keithley DAQ6510 具有增強型連接功能，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)的應用場景。該產(chǎn)品支持多個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)采集任務的首選。

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

Keithley DMM7510 將高精度數(shù)字萬用表的功能與實時采樣示波器進行了融合。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、快速地測量多個參數(shù)的應用

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參數(shù)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(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 個通道

●   采樣率高達 10 MS/s

Keithley Instruments 推出的每個系統(tǒng)都有其獨特的優(yōu)勢，使您能夠根據(jù)各類應用的具體情況執(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)果精準無誤。

支持高速掃描：Keithley Instruments 的 DAQ 系統(tǒng)支持高速掃描，可實現(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時監(jiān)測與控制的應用。

配置靈活：Keithley Instruments 的 DAQ 系統(tǒng)設計靈活且支持配置，因此用戶可根據(jù)自身測量需求對系統(tǒng)進行自定義設置。具體設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。

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)領先的支持服務：眾所周知，Keithley Instruments 能夠提供行業(yè)領先的支持服務，其中包括全面的文檔、技術(shù)支持以及培訓計劃。這些支持服務可確保用戶能夠充分利用自己的 DAQ 系統(tǒng)，使之達到最佳的性能表現(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)領先地位。Keithley Instruments 的 DAQ 系統(tǒng)適合多種用途，例如各個行業(yè)的研究、自動化和數(shù)據(jù)收集應用等等。用戶可通過不同方式來設置其功能強大的部件，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的續(xù)航里程。除此之外，電芯的壽命也是最為關鍵的因素，任何一顆電芯的損壞，都會導致整個電池包的損壞。因此，在電芯生產(chǎn)過程中，必須進行相關測試，以更好地保障動力電池的品質(zhì)。

此類設備對于電芯一般是大于100CH的系統(tǒng)設備，在生產(chǎn)過程中，需要定期對設備充放電的電壓、電流進行校準，校準的標準儀器需至少是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，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) 悄然成為了各個領域必不可少的工具。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、維護環(huán)境完整性還是要推動醫(yī)療診斷領域的發(fā)展，DAQ 系統(tǒng)都無疑成為了其中不可或缺的一環(huán)。其先進的校準功能、強大的隔離技術(shù)以及信號流和遠程監(jiān)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(xiàn)。隨著人們逐漸需要收集準確、可靠的數(shù)據(jù)，DAQ 系統(tǒng)在推動明智決策和技術(shù)進步方面的重要性開始日益凸顯。