数据采集系统基本组成

一、绪论（一）、1、“数据采集"是指什么？将温度、压力、流量、位移等模拟量经测量转换电路输出电量后再采集转换成数字量后，再由PC 机进行存储、处理、显示或打印的过程。

2、数据采集系统的组成?由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理,数据输出及显示这五个部分组成。

3、数据采集系统性能的好坏的参数?取决于它的精度和速度。

4、数据采集系统具有的功能是什么？(1）、数据采集,（2）、信号调理，（3）、二次数据计算，（4)、屏幕显示，(5）、数据存储，（6)、打印输出，（7）、人机联系。

5、数据处理系统的分类？分为预处理和二次处理两种；即为实时（在线）处理和事后(脱机）处理。

6、集散式控制系统的典型的三级结构?一种是一般的微型计算机数据采集系统,一种是直接数字控制型计算机数据采集系统，还有一种是集散型数据采集系统.7、控制网络与数据网络的结合的优点?实现信号的远程传送与异地远程自动控制.(二）、问答题 :1、数据采集的任务是什么？数据采集系统的任务：就是传感器输出信号转换为数字信号,送入工业控制机机处理，得出所需的数据。

同时显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，还将被生产过程中的PC机控制系统用来控制某些物理量。

2、微型计算机数据采集系统的特点是(1）、系统结构简单；（2)、微型计算机对环境要求不高；(3）、微型计算机的价格低廉，降低了数据采集系统的成本；（4）、微型计算机数据采集系统可作为集散型数据采集系统的一个基本组成部分；(5）、微型计算机的各种I/O模板及软件齐全，易构成系统,便于使用和维修；3、简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点？(1)、一般微型计算机数据采集与处理系统是由传感器、模拟多路开关、程控放大器、采样/保持器、A/D转换器、计算机及外设等部分组成。

(2）、直接数字控制型数据采集与处理系统(DDC)是既可对生产过程中的各个参数进行巡回检测,还可根据检测结果，按照一定的算法,计算出执行器应该的状态(继电器的通断、阀门的位置、电机的转速等），完成自动控制的任务。

电力通信系统的基本组成及各自的作用电力通信系统是电力系统中不可或缺的一部分，主要用于监测、控制和保护电力设备，同时也为电力系统提供重要的通信支持。

本文将介绍电力通信系统的基本组成及各自的作用，从而让读者更深入地了解这一领域。

电力通信系统主要包括三部分：数据采集系统、通信传输系统和控制中心系统。

下面分别进行介绍。

一、数据采集系统数据采集系统是一套用于采集电力设备工作状态、运行参数、故障信息等数据的系统，通常由传感器、智能终端设备、监测单元等组成。

其主要作用是将设备信息采集并传输给控制中心，以供操作人员进行分析和判断。

传感器是数据采集系统的核心部件，常用的传感器包括电流互感器、电压互感器、温度传感器、烟雾传感器和光纤传感器等。

智能终端设备是用于采集传感器数据的设备，常用的终端设备有终端节点控制器（RTU）、智能电表和无线传输终端等。

监测单元则是数据采集系统中的重要组成部分，主要负责对数据进行处理和分析，并将数据传输给控制中心系统。

二、通信传输系统通信传输系统是电力通信系统中最为关键的一部分，主要负责将数据采集系统采集到的设备信息传输给控制中心。

传输系统的重要性在于，它的可靠性和实时性直接影响到电力设备的监测、控制和保护效果。

通信传输系统主要包括有线传输和无线传输两种，有线传输一般采用电缆、光纤等传输媒介进行数据传输，其优点在于传输稳定可靠，数据实时性好。

而无线传输则是利用数传设备通过无线信号进行数据传输，使用方便，通信范围广，且能适应复杂的环境。

三、控制中心系统控制中心系统是电力通信系统中最中枢的部分，主要包括数据处理、控制命令下达、故障监测和数据分析等功能。

其主要作用是基于数据采集系统和通信传输系统收集到的信息，实时监测设备的运行状态，并进行智能控制和保护。

控制中心系统包括硬件和软件，常用的硬件设备包括工作站、服务器、数据存储设备等。

而软件方面则有数据管理软件、监控软件、控制软件、故障诊断软件，它们的功能不同，但相互协作，实现了对电力系统的全面控制和管理。

一、实验目的1. 理解数据采集系统的基本原理和组成；2. 掌握数据采集系统的设计方法和步骤；3. 学会使用数据采集设备进行数据采集；4. 分析和解读采集到的数据。

二、实验原理数据采集系统是指将各种物理量、化学量、生物量等转换成数字信号，并存储、处理和分析的系统。

它由数据采集器、信号调理电路、数据传输线路和数据处理软件等组成。

三、实验器材1. 数据采集器：采用USB接口的数据采集器，可连接计算机；2. 信号调理电路：包括放大器、滤波器等；3. 计算机及数据处理软件；4. 模拟信号源：提供不同的模拟信号；5. 连接线及电源。

四、实验步骤1. 数据采集器与计算机连接，打开数据处理软件；2. 设计信号调理电路，对模拟信号进行放大、滤波等处理；3. 将信号调理电路与数据采集器连接，并连接模拟信号源；4. 设置数据采集器参数，如采样频率、分辨率等；5. 采集模拟信号，并将数据保存到计算机；6. 对采集到的数据进行处理和分析。

五、实验内容1. 采集不同频率的正弦信号，分析频率与幅值的关系；2. 采集不同带宽的滤波信号，分析带宽与滤波效果的关系；3. 采集不同放大倍数的信号，分析放大倍数与信号幅值的关系；4. 采集不同温度下的热电偶信号，分析温度与电势的关系。

六、实验结果与分析1. 频率与幅值的关系：在信号源频率不变的情况下，采集到的正弦信号的幅值随放大倍数的增大而增大，符合正比关系；2. 带宽与滤波效果的关系：在信号源带宽不变的情况下，滤波器的带宽越大，信号中的噪声成分越少，滤波效果越好；3. 放大倍数与信号幅值的关系：在信号源幅值不变的情况下，采集到的信号幅值随放大倍数的增大而增大，符合正比关系；4. 温度与电势的关系：在热电偶温度不变的情况下，采集到的电势随温度的升高而增大，符合线性关系。

七、实验结论1. 数据采集系统是进行科学实验和工程应用的重要工具，具有广泛的应用前景；2. 在数据采集过程中，信号调理电路的设计对采集结果具有重要影响；3. 通过数据处理软件对采集到的数据进行处理和分析，可以得到有价值的实验结果。

数据采集控制系统组成于功能基于PC的数据采集控制系统已被广泛应用于工业现场及实验室，如监测控制数据采集及自动化测试等等，选择并构建一个能满足需要的数据采集及控制系统需要一定的电子及计算机工程知识。

一般数据采集及控制系统配置包括：①变送器和执行器；②信号调理；③数据采集控制硬件；④计算机系统软件。

1. 变送器变送器能够将温度、压力、长度、位置等物理信号转换成电压、电流、频率、脉冲或其他信号，热电偶电热调节器及电阻温度检测器都是常用的温度测量变送器。

其他类型的变送器包括流量传感器、压力传感器、应力传感器、测压单元，它们可以用来测量流体的速率、应力变化、压力或位移。

执行器是一种通过使用气压、水压或电力来执行过程控制的设备，比如调节阀通过打开或关闭阀门来控制流体的速率。

2. 信号调理变送器产生的信号通过数据采集硬仵转换成数字信号之前，应该采用信号调理电路来改善信号的质量，例如信号的定标、放大、线性化、冷端补偿、滤波衰减、共模抑制等等常见的信号处理。

为了获得最大的分辨率，输人电压的范围应与D/A转换器的最大输人范围相当。

放大扩展了变送器信号的范围，这样它就能与D/A转换器的输人范围相匹配，比如一个10倍的放大器，能够将电压范围在0～IV 的变送器信号，在其到达D/A转换器之前变成0～10V的信号。

3. 数据采集控制硬件一般完成以下一个或多个功能：模拟量输入、模拟量输出、数字量输人、数字量输出及计数定时功能。

4. 模拟量输入模拟量到数字量的转换，将模拟电压或电流转换为数字信息，为了使计算机能够处理或存储信号，这种转换是必须的。

选择D/A 硬件的标准：①输人通道的个数；②单端或差分输人信号；③采样频率（每秒的采样次数）；④分辨率（通常以A／D转换位数来衡量）；⑤输入范围（由满量程伏特数决定）；⑥噪声及非线性。

5. 模拟量输出模拟量到数字量相反的变换是数字量到模拟量的变换（D/A）。

该变换将数字信号转换为模拟的电压或电流。

第三章数据采集系统基本原理第一节数据采集系统基本组成⒈传感器:将被测的物理量转换成电压信号送至仪器输入电路。

⒉仪器输入电路：传感器与仪器之间的匹配电路，它作为传感器的输出负载必须具有足够高的输入阻抗，同时它的输出信号作为仪器的输入信号，要求它具有非常小的输出阻抗。

仪器输入电路对共模干扰信号具有很强的抑制能力，即具有很高的共轭抑制比。

图3-1 数据采集系统的基本组成框图⒊低噪声前置放大器：对检测到的微弱电信号给以固定增益的放大，由于该放大器位于仪器一系列电路的前端，它的噪声是仪器整体系统噪声的主要提供者，因此任何电子仪器测量系统的前置放大器都必须是低噪声电路。

⒋电模拟滤波器①低切滤波器：用来去除低频干扰信号，在地震勘探工作中低频干扰信号主要是指面波信号。

②高切滤波器：它用来去除高频干扰，在数字信息采集系统中，一般都设置采样开关，这样高切滤波器主要用来去除信号中不满足采样定理的假频成分，假频信号的频率是信号中比折叠频率还高的高频成分。

③陷波器：它用来除去50Hz的工业频率干扰。

⒌多路采样开关：在一个采样周期之内，对全部各路信号按先后顺序分别采样一次，将多路系统转换为单路系统，实现多路合一；同时将连续的模拟信号转换为离散的模拟子样脉冲。

⒍模数转换器：则将每一个子样脉冲电压转换为二进制代码。

⒎数据记录系统：将二进制代码按照国际专业技术组织的规定，进行编排和编码，编排主要是将一定长度的二进制数据编排成便于计算机数据处理的字节形式；编码则是为了数据写读的方便，针对数码“1”和“0”对磁带剩余磁通的变化方式所作出的规定。

第二节 输入电路和低噪声前置放大器一、差动放大器输入电路A 1和A 2的输出分别为V 1和V 2，它们可表示为，2111i W FOi W FOV R R V RR V ⋅-⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1221i W FOi W FO V R R V RR V ⋅-⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=放大器A 3具备输入平衡条件，它的输出V 0表示为()()2121021i i fFW FO f FV V R R R R V V R R V -⋅⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-⋅-=闭环增益为： fF W FO i i F R R R R V V V K ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-=21210由于该电路具有很高的输入阻抗和共模抑制比，许多数字地震仪的输入电路都采用了该形式的电路。

数据采集系统方案1. 引言数据采集是指通过各种手段收集、整理和记录各种类型的数据。

对于企业和组织来说，数据采集是非常重要的，它能够帮助企业做出准确的决策、分析市场趋势和优化业务流程等。

本文将介绍一个数据采集系统方案，该方案可以帮助企业高效、准确地采集和管理数据。

2. 方案概述本方案基于云计算平台，采用分布式架构实现数据采集和存储，并通过前端界面展示数据。

具体方案如下：•使用云服务器作为计算和存储资源，实现数据的采集和处理。

•采用分布式系统架构，将数据分散存储在不同的节点上，提高系统的可靠性和可扩展性。

•使用数据库管理系统存储和管理数据。

•通过前端界面展示数据，提供交互操作和数据分析功能。

3. 系统组成本系统包含以下几个组成部分：3.1 数据采集模块数据采集模块负责从各种数据源采集数据，并进行预处理和清洗。

具体功能包括：•支持多种数据源，如传感器设备、日志文件、数据库等。

•提供数据预处理和清洗功能，包括数据去重、数据格式转换等。

•支持自定义采集规则，可根据需求定制采集策略。

3.2 数据存储模块数据存储模块负责将采集到的数据存储到数据库中，并提供数据管理功能。

具体功能包括：•使用分布式数据库管理系统，实现数据的高可用和可扩展性。

•提供数据的存储和读取接口，支持对数据的增删改查操作。

•支持备份和恢复数据，保证数据的安全性和可靠性。

3.3 数据展示模块数据展示模块负责将存储在数据库中的数据展示给用户，并提供交互操作和数据分析功能。

具体功能包括：•设计用户友好的前端界面，展示数据表格、图表等形式。

•支持数据的搜索、过滤和排序功能，方便用户查找和分析数据。

•提供数据分析和统计功能，帮助用户做出准确的决策。

4. 技术实现本方案使用以下技术和工具实现：•云服务器：使用云计算平台提供的虚拟服务器，满足计算和存储需求。

•分布式数据库：使用开源的分布式数据库管理系统，如Cassandra、HBase等。

•数据采集工具：使用Python等编程语言编写数据采集脚本，实现数据采集和预处理功能。