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传感器数据采集技术PPT课件

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2024版《智能传感器》PPT课件

2024版《智能传感器》PPT课件

数据融合与校准策略
多传感器数据融合
将来自多个传感器的数据进行融 合处理，以提高测量精度和可靠 性。常用的数据融合方法包括加
权平均、卡尔曼滤波等。
传感器校准
对传感器的输出进行校准，以消除 传感器本身的误差。常用的校准方 法包括零点校准、量程校准等。
环境因素补偿
考虑环境因素对传感器输出的影响， 如温度、湿度等，对传感器输出进 行补偿，以提高测量精度。
政策法规环境分析
政策支持
各国政府纷纷出台相关政策，支持智能传感器产业的发展，包括 财政补贴、税收优惠、研发支持等。
法规标准
为了保障智能传感器的质量和安全，各国纷纷制定相关法规和标准， 规范市场秩序，推动产业健康发展。
国际贸易环境
随着全球经济一体化的深入发展，智能传感器产业面临更加开放的 国际贸易环境，同时也面临着更加激烈的国际竞争。
网络通信实现方法
嵌入式系统网络通信实现
通过嵌入式系统中的网络接口模块 和相应的网络通信协议栈实现智能
传感器之间的网络通信。
自定义网络通信实现
借助物联网平台提供的网络通信功 能，实现智能传感器与物联网平台
之间的数据交互和远程控制。
物联网平台网络通信实现
通过云平台提供的API接口和网络 通信服务，实现智能传感器与云平 台之间的数据交互和协同处理。
《智能传感器》PPT课件
contents
目录
• 智能传感器概述 • 智能传感器工作原理与分类 • 智能传感器信号处理技术 • 智能传感器接口电路设计与实践 • 智能传感器网络通信协议及实现 • 智能传感器性能指标评估方法 • 智能传感器应用案例分析 • 智能传感器未来发展趋势预测
01
智能传感器概述

2024年度课件智能传感器

2024年度课件智能传感器
根据所选硬件设备，制定详细的 配置方案，包括电路原理图设计 、PCB布局布线等。
17
软件编程与调试技巧分享
编程语言选择
根据系统需求和处理器类型选择合适 的编程语言，如C语言、汇编语言等 。
软件架构设计
设计合理的软件架构，包括底层驱动 程序、中间层应用程序和上层用户界 面等。
2024/2/3
编程技巧分享
25
医疗健康领域应用案例
生理参数监测
智能传感器能够实时监测人体的 生理参数，如心率、血压、血糖 等，为医疗诊断和治疗提供数据
支持。
远程医疗
通过智能传感器实现远程医疗监 测和诊断，方便患者在家中进行
健康管理。
医疗器械管理
利用智能传感器对医疗器械进行 管理和监控，确保医疗器械的安
全和有效性。
2024/2/3
嵌入式系统技术
嵌入式系统技术是智能传感器 实现小型化、低功耗和可靠性
的重要手段。
9
数据采集与处理过程
数据采集
数据处理
智能传感器通过敏感元件感知被测量，并 将感知到的模拟信号转换为数字信号进行 采集。
采集到的数据经过微处理器的处理，进行 滤波、放大、补偿等运算，以得到更精确 、更稳定的测量结果。
数据输出
2024/2/3
24
智能家居领域应用案例
环境监测
智能传感器能够监测室内环境参 数，如温度、湿度、空气质量等 ，为家居环境提供舒适的生活体
验。
2024/2/3
安全监控
通过智能传感器实现家居安全监控 ，如入侵检测、火灾预警等功能， 保障家庭安全。
智能控制
利用智能传感器实现家居设备的自 动化控制，如灯光控制、窗帘控制 等，提高生活便利性。

数据采集应用案例PPT课件

数据采集应用案例PPT课件

第四阶段
以虚拟仪器为核心的自动测试 系统阶段。
数据采集系统组成要素
传感器
一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将 感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其 他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处 理、存储、显示、记录和控制等要求。
数据采集设备
将经过信号调理器处理后的模拟信号转换为数字 信号，并进行相应的处理，如数字滤波、数据压 缩等。
采集性能问题
安全性和隐私问题
大规模数据采集可能面临性能瓶颈，如网 络带宽限制、存储资源不足等。
数据采集涉及敏感信息和隐私保护，需要 加强安全性和隐私保护措施。
发展趋势预测
自动化和智能化
未来数据采集将更加自动化 和智能化，通过机器学习和 人工智能技术实现自适应的 数据采集和清洗。
实时化和流式处理
随着实时数据需求的增加， 数据采集将更加注重实时性 和流式处理能力，以满足实 时分析和决策的需求。
数据采集应用案例 ppt课件
目录
• 数据采集概述 • 数据采集技术原理及方法 • 数据采集在各领域应用案例
目录
• 数据采集系统设计与实现 • 数据采集技术应用挑战及发展趋势 • 总结与展望
01
数据采集概述
数据采集定义与意义
数据采集定义
数据采集是指从传感器和其它待 测设备等模拟和数字被测单元中 自动采集非电量或者电量信号,送 到上位机中进行分析，处理。
远程医疗
通过数据采集技术，实现患者生 理参数的远程监测和诊断，提高
医疗服务的可及性和效率。
医疗大数据分析
对海量医疗数据进行分析和挖掘， 发现疾病规律和治疗方案，提高医 疗水平和治愈率。
个性化医疗
基于患者个体特征和历史数据，制 定个性化治疗方案和健康管理计划， 提高治疗效果和患者生活质量。

传感器ppt课件

传感器ppt课件

汽车电子
总结词
传感器在汽车电子中发挥重要作用，提高车 辆安全性能和驾驶体验。
详细描述
现代汽车中，传感器被广泛应用于发动机控 制、底盘控制、车身控制等系统中。通过使 用传感器，车辆可以实现燃油喷射、点火时 刻控制、刹车防抱死等复杂的功能。同时， 传感器还为驾驶者提供诸如车速、转速、水 温等实时信息，帮助驾驶者更好地掌握车辆
将传感器输出的信号通过数据采集系统进行 采集，并将其转换为计算机能够处理的数字 信号。
数据处理
采集到的数字信号需要进行数据处理，包括 数据分析和处理、数据存储和检索等，以便 得到有用的信息和结果。
04
传感器在自动化中的应用
工业自动化
要点一
总结词
传感器在工业自动化中应用广泛，提高生产效率和产品质 量。
05
传感器的发展趋势与挑战
新材料与新技术的应用
纳米材料
随着纳米材料的发展，传感器正朝着纳米级精度和灵 敏度的方向发展，提高传感器的响应速度和准确性。
新型传感器材料
新型传感器材料如碳纳米管、石墨烯等具有优异的物理 、化学性能，为传感器设计提供了更多的选择和可能性 。
智能化与微型化趋势
智能化
智能化传感器能够通过算法和数据处理技术对感知数据进行处理、分析和解释，提高传感器输出的准确性和可靠 性。
压电式传感器
总结词
高精度、响应快、适合动态测量
详细描述
压电式传感器利用压电效应原理，通过检测压电材料的电压变化来检测物理量，如压力、加速度等。 由于其具有高精度、响应快、适合动态测量等优点，因此在振动、冲击、噪声等测量领域得到广泛应 用。
磁性传感器
总结词
高灵敏度、宽测量范围、易于实现小型化和集成化

物联网传感器数据采集技术

物联网传感器数据采集技术

物联网传感器数据采集技术是一种利用各种传感器设备采集环境、物体等数据的技术，这些数据可以通过网络传输到数据处理中心进行分析和处理。

物联网传感器数据采集技术具有广泛的应用领域，如智能家居、智能交通、智能农业、智能医疗等。

物联网传感器数据采集技术主要包括传感器设备、数据采集器和数据传输网络三个部分。

传感器设备是物联网数据采集的核心，它们能够感知和测量环境、物体等方面的数据，如温度、湿度、光照、气体浓度、压力、位移等。

数据采集器则是将传感器设备收集的数据进行加工和处理，并将数据转换为数字信号，方便后续的数据处理和传输。

数据传输网络则是将数据从传感器设备传输到数据处理中心的重要环节，如局域网、广域网、无线通信网络等。

物联网传感器数据采集技术的主要方法包括：1. 传感器集成技术：通过将多个传感器设备集成在一起，形成一个完整的系统，能够更加全面地感知和测量环境、物体等方面的数据。

2. 数据融合技术：通过将多个传感器获取的数据进行融合，能够提高数据的准确性和可靠性，避免由于单一传感器误差而引起的数据误差。

3. 无线通信技术：物联网传感器数据采集技术需要使用无线通信技术来传输数据，如蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT等，这些技术能够实现传感器设备之间的数据传输和通信。

在实际应用中，物联网传感器数据采集技术需要考虑到多种因素，如传感器设备的稳定性、精度、寿命等，数据采集器的数据处理能力、存储能力等，以及数据传输网络的带宽、时延、可靠性等。

同时，还需要考虑到数据的隐私保护和安全问题，如数据的加密、身份认证等。

物联网传感器数据采集技术的应用前景非常广阔，随着物联网技术的不断发展，越来越多的企业和机构将会采用这种技术来提高生产效率、降低成本、提高服务质量。

同时，物联网传感器数据采集技术也将会与其他技术相结合，如人工智能、大数据分析等，实现更加智能化、高效化的应用。

总之，物联网传感器数据采集技术是一种重要的物联网技术之一，它能够实现环境、物体等方面数据的采集、处理和传输，为智能化的生产和生活的实现提供了重要的技术支持。

(2024年)智能传感器PPT课件

(2024年)智能传感器PPT课件

2024/3/26
8
信号调理电路
信号调理电路定义
指将敏感元件输出的微弱信号进 行放大、滤波、转换等处理，以 便于后续电路或系统处理的电路
。
2024/3/26
信号调理电路功能
包括放大、滤波、隔离、转换等， 以提高信号的信噪比和抗干扰能力 ，保证信号的稳定性和可靠性。
信号调理电路类型
根据具体需求，可采用运算放大器 、仪表放大器、隔离放大器、滤波 器、模数转换器等不同类型的电路 。
接口技术标准
常见的接口标准包括I2C、SPI、UART等，这些标 准定义了数据传输的格式、速率、时序等参数， 以确保数据的可靠传输和设备的互操作性。
10
03
典型智能传感器介绍
2024/3/26
11
温度智能传感器
01
02
03
工作原理
利用物质随温度变化而变 化的特性，将温度转换为 可测量的电信号。
2024/3/26
远程医疗
通过智能传感器采集患者的生理数据并远程传输给医生，实现远程 诊断和治疗，提高医疗服务的便捷性和效率。
19
环境保护领域应用
2024/3/26
空气质量监测
智能传感器可以实时监测空气中的PM2.5、甲醛等有害物质的含 量，为环境保护和治理提供依据。
水质监测
利用智能传感器监测水体中的PH值、溶解氧、重金属等参数， 保障水资源的安全和可持续利用。
对采集到的数据进行预处理和分析
智能传感器应用实验
2024/3/26
30
实验内容和步骤
设计并实现一个基于 智能传感器的应用系 统
分析实验结果并撰写 实验报告
2024/3/26
对系统进行测试和调 试

《传感器与传感网技术应用》教学课件 光照数据采集


以协议帧“CC 01 07 01 03 01 70 49”为例，“CC” 表示CC2530，“01”表示读取传感器数据，“07”表示 有效数据长度为7字节（最后一个字节为校验值，没有计算 在内），“01”表示包含一个传感器数据，“03”表示光 照传感器（每一个传感器由唯一的编号表示），“01 70” 表示光照传感器输出的电压值16进制形式，单位mV， “49”表示数据帧的前7部分的校验和。
ZIGBEE协议是一种短距离、低功耗的无线通信技术， 名称来源于蜜蜂向同伴传递信息所使用的8字舞。其主要特 点有：近距离，传输范围一般在10到100米之间；低功耗 ，使用干电池可以持续工作几个月；低速率，2.4GHz下速 率为250kbps；低成本，一块芯片的价格只有十几元；高 容量，可以实现65000个节点的组网；高安全，可以采用 高级加密方式防止数据被非法获取。ZIGBEE技术广泛应用 于智慧工业、智慧家庭、智慧医疗等场景中。
ADC：模数转换器，是指一个将模拟信号转变为数 字信号的电子元件。可以将采集到的的电压信号转换为 相应的数值。
ZigBee模块上共有两个ADC接口，统一使用ADC0。 连接GND实现电路闭合。
在本项目资源包中，打开文件夹“程序文件”，使用 SmartRF Flash Programmer程序将“light.hex”文件下 载到连接传感器的ZigBee模块中，将“collector.hex”文 件下载到协调器ZigBee模块中。
项目四 农业大棚监测系统
引导案例：
现代农业，广泛应用了物联网技术，可以精准测量农 场的环境参数，并根据农产品的生长特性，制定科学 的生产计划，合理分配农业生产资源，节约降耗，提 高产量，人工成本，构建农业生产、经营和溯源的现 代化管理体系，推动农业标准化生产和工厂化生产。

【全文】智能传感器PPT课件 (1)


7
10.1
智能传感器及无线传感器网络
第10章 1) 研究与开发传感器的自由度大。 (2) 精度高。 (3) 具有一定的可编程自动化能力。 (4) 输出形式多。 (5) 功能价格比大。
8
10.1
智能传感器及无线传感器网络
第10章 智能传感器
• 近几年发展起来的无线传感器网络是智能传感器 的又一深层次研究，是又一个新的飞跃。
22
10.3
智能传感器的结构框图
第10章 智能传感器
10.3.1 μP主机模板
• 因此，在智能传感器设计时，应参照如下原则来选择 μP。
• (1) 根据任务选机型。
• 根据所研制的智能传感器是用于数据处理完成某些测 量任务，还是用于某种系统控制，对于不同的任务， 应选择不同的机型。
23
10.3
智能传感器的结构框图
24
10.3
智能传感器的结构框图
10.3.2 模拟量输入模板
第10章 智能传感器
• 传感器的输出一般为毫伏数量级模拟量。要满足A ／D转换电路的要求，还必须经过模拟量输入模板 上有关电路的放大、处理，再经A／D转换电路传 输到主机板上。
25
10.3
智能传感器的结构框图
10.3.3 IEEE-488标准总线模板
3
第10章 智能传感器
• 迅速发展的微处理机技术推动和影响着其他技术
10.1
领智域能的传变感革器。及把无微线处传理感机器技网术络引入传感器，可以
使传感器实现过去实现不了的功能，具有智能本
领，这就是新一代的传感器——智能传感器
(Intelligent Sensor或Smart Sensor)。
• “Intelligent Sensor”是英国人对智能传感器 的称谓，而“Smart Sensor”是美国人对智能传 感器的俗称。

传感器PPT课件

中的性能。
阶跃响应
传感器对阶跃输入信号的响应 特性，反映传感器的动态跟踪
能力。
阻尼比
描述传感器动态系统阻尼特性 的参数，影响传感器的动态稳
定性。
固有频率
传感器动态系统的固有振动频 率，反映传感器对动态信号的
响应速度。
环境适应性指标评价
温度稳定性
传感器在不同温度下的输出稳 定性，反映传感器对温度变化
降低传感器制造成本，提高可靠性和 寿命是当前面临的挑战。
未来发展感器研究
探索新型传感材料，提高传感器的灵敏度 和响应速度。
借鉴生物感知机制，研发仿生传感器，拓 展应用领域。
多传感器融合技术
智能化传感器网络
利用多传感器融合技术，提高测量精度和 可靠性。
构建智能化传感器网络，实现传感器之间 的协同工作和自组织能力。
、电阻等。
测量电路对转换元件输出的电信 号进行放大、滤波、转换等处理 ，以便于后续的数据采集、传输
和处理。
信号转换与处理
信号转换
将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便于计算机等数字设备进行处理。常见的信 号转换方式有A/D转换和V/F转换等。
信号处理
对传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高信号的信噪比和抗干扰能力 。常见的信号处理方式有放大电路、滤波电路和线性化电路等。
分类
根据输入物理量可分为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、 加速度传感器、光线传感器等。
发展历程及现状
发展历程
传感器的历史可以追溯到20世纪初，当时主要应用于军事领域。随着科技的不断进步，传感器逐渐应 用于民用领域，如工业自动化、环境监测、医疗设备等。近年来，随着物联网、人工智能等技术的快 速发展，传感器技术也取得了巨大的进步。

《智能传感器》PPT课件


（11-7） （11-8）
精选课件ppt
34
11.5.3 非线性补偿技术
二次曲线差值法
若传感器的输入和输出之间的特性曲线的斜率变化很大， 则两插值点之间的曲线将很弯曲，如图11-14所示。这时 若仍采用线性插值法，误差就很大。可以采用二次曲线插 值法，这是通过曲线上的三个点作一抛物线（图中的实 线），用此曲线代替原来的曲线。
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9
11.2.1 非集成化实现
非集成化智能传感器是将传统的经典传感器（采用非集成化 工艺制作的传感器，仅具有获取信号的功能）、信号调理电 路、带数字总线接口的微处理器组合为一整体而构成的一个 智能传感器系统。其框图如图11-4所示。
图11-4 非集成式智能传感器外壳
这种非集成化智能传感器是在现场总线控制系统发展形势的
精选课件ppt
37
11.5.3 非线性补偿技术 （二）对分搜索法
在实际应用中，很多表格都很长，且难以用计算查表法进行查找， 但是这种表格一般都满足从大到小（或从小到大）的顺序。对于这 种表格可以采用对分搜索法进行查找。
精选课件ppt
24
11.4.3 A/D转换器的选择 A/D转换器的种类很多，主要有比较型和积分型两大类，其 中常用的是逐次逼近型、双积分型和V-F转换器。 虽然芯片繁多，性能各异，但从使用角度看，其外特性不外乎 有以下四点：
模拟信号输入端 数字量的并行输出端； 启动转换的外部控制信号； 转换完毕同转换器发出的转换结束信号。
精选课件ppt
17
11.2.4 集成化智能传感器的几种模式
中级形式/自立形式
中级形式是在组成环节中除敏感单元与信号调理电路外， 必须含有微处理器单元，即一个完整的传感器系统封装在 一个外壳里的形式。
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若X1 X 2 X 3
则取Y X 2
式中 ai——第i次测量值的加权系数
中位值法能够有效的滤除脉冲干扰。但它不适用于快
速变化的过程变量。
27
二、智能仪表的数字滤波技术
一阶惯性滤波法（数字低通滤波器）
T
Y
(i)
T
T1 (1

)Y
(i

1)


X
(i)
式中 T——采样周期
③ 这种采集系统是分时采样，每采样一次就进行 一次A/D转换，送入内存后才对下一个采样点进行采样。因此 每个采样点之间存在一个时差，这就使得各通道采样值在时轴 上产生扭斜现象，输入通道的数目越多，这种扭斜现象越严重。
8
二、数据采集系统的结构配置
（2）每个通道一个IA，共享A/D转换器的结构配置
优点：仅用一个ADC，因此投资较少，多路模拟开关处理高电 平信号，MUX可能引入的误差减小。
采用电压频率转换器（VFC）和频率电压转 换器（FVC）构成的隔离式数据采集装置，它将模拟 信号转变成开关量信号以实现光电隔离和远距离传递。 特点：隔离性能好、抗干扰能力强、精度高、容易实 现的特点。 广泛使用在温度、压力和流量等方面的检测。
14
三、数据采集装置的技术性能
技术指标： 1. 通道数目 2. 分辨率 3. 精度 4. 采样速度
15
三、数据采集装置的技术性能
技术指标： A/D转换器的分辨率及精度选择 例题1：某测温热电偶，在（0，450℃）的温度范围
内，输出电压为0—25mv。目前手上有8位和12位 的ADC。
1. 要求所设计的数据采集装置需要有1℃的分辨率， 求两个ADC能不能满足测试要求
2. 要求所设计的数据采集装置测量精度达到100uV， 求两个ADC能不能满足测试要求
16
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/31
三、数据采集装置的技术性能
技术指标： A/D转换器的采样速度选择 例题2：某16路模拟输入信号，每个输入信号要求采
样频率为1000次/s，那么选择的A/D转换器的采样 时间必须小于多少。
18
四、数据采集装置的发展
发展趋势： 1. 集成化（模块化） 2. 体积小 3. 成本低 4. 应用方便
优点：系统分辨率高，仅用一个ADC，因此投资少 这种结构形式适用于慢变化过程对象及传感器输出电压较高的 场合。
7
二、数据采集系统的结构配置
缺点： ① 当传感器的输出电压较小时，对多路模拟开关
的要求很高，甚至要求能接收微伏级的信号，一般的多路模拟 开关很难满足要求。
② A/D转换器的转换过程需要一定的时间，一般在 几十微秒到几十毫秒。因此，当通道数较多及输入信号的变化 较快时，即使用高速的A/D转换器也难以胜任。
4
一、数据采集系统的功能
功能：对多个被测参量进行自动连续扫描、集中 监视、数字显示和打印制表等。 在确定它的结构时，必须综合考虑的问题有： 1. 参数变化的速率 2. 分辨率 3. 精度 4. 通道数
5
二、数据采集系统的结构配置
（1）共享测量放大器IA和A/D转换器(包括SHA)的 结构配置
6
二、数据采集系统的结构配置
22
二、智能仪表的数字滤波技术
数字滤波的优点： 1. 不需增加硬件，只需在软件中加入数字滤波程序 2. 多个输入通道共用一个滤波器，经济性好。 3. 不依赖硬件，可靠性高，不存在阻抗匹配问题 4. 使用灵活，只要改变滤波程序段或参数，就可以
实现不同的滤波效果
23
二、智能仪表的数字滤波技术
常用的数字滤波方法： 1. 算术平均值法 2. 加权平均值法 3. 中位值法 4. 一阶惯性滤波法 5. 抑制脉冲算术平均法
24
二、智能仪表的数字滤波技术
算术平均值法
对同一采样点连续采样N次，取其平均值作为测量值
Y

1 N
N i 1
Xi
式中 Y——N次测量的平均值
Xi——第i次测量值 N——测量次数
对周期性波动信号有良好的平滑作用。优点是程序简 单，计算速度快。
25
二、智能仪表的数字滤波技术
加权平均值法
对同一采样点连续采样N次，取其加权平均值作为测
19
智能仪表的组成及功能
本节重点
1. 智能仪表的特点 2. 智能仪表的数字滤波技术 3. 智能仪表的标度变换 4. 智能仪表的非线性补偿技术
21
一、智能仪表的特点
1. 微处理器化 2. 采用总线结构和标准化接口 3. 广泛使用键盘、CRT显示等技术，使检测结果可视
化，而且操作方便 4. 智能仪表在结构上模块化发展
9
二、数据采集系统的结构配置
（3）每个通道一个IA和一个A/D转换器的结构配置 （同时采集系统）
这种方案能够很好地满足同时检测多个模拟信号的要 求，适用于高速的数据采集系统，但成本较高。
10
二、数据采集系统的结构配置
以上三种方案的多路转换结构均为单端形式 缺点：各输入信号均以一个公共点为参考，并通过导线将这个 公共点与放大器、ADC的参考点联接起来。由于这两个参考点 可能不处于同一电位，因而会出现电位差UCM，形成干扰信号。
量值
Y

1 N
N
ai X i
i 1
N
(0 ai 1, ai 1) i 1
式中 ai——第i次测量值的加权系数
适用于系统纯滞后较大的受控对象。
权系数需要在现场反复调整，花费时间长。所以这种
Байду номын сангаас
方法在实际使用中不太常用。
26
二、智能仪表的数字滤波技术
中位值法
对同一采样点连续采样3次，以其中间值作为本次采 样时刻的测量值
传感器数据采集技术
自动检测系统结构框图
2
本节重点
1. 数据采集装置的组成 2. 数据采集装置的结构配置 3. 数据采集装置的技术性能 4. 数据采集装置的发展
3
一、数据采集系统的组成
典型的数据采集系统(DAS)
主要包括多路模拟开关（MUX）、信号滤波与放大 电路（IA）、采样/保持电路（S/H）、 模/数转 换电路A／D等。
11
二、数据采集系统的结构配置
（4）差动结构配置
运放IA接成差动输入、单端输出，多路模拟开关采用 双通道输出结构，信号源的参考点（即接地点）和IA、 A/D的参考点不需要用导线连接，具有较强的抑制共 模干扰能力。
12
二、数据采集系统的结构配置
（5）模拟量隔离的结构配置
13
二、数据采集系统的结构配置