工程師經(jīng)常需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集來驗(yàn)證產(chǎn)品的性能和指標(biāo)，或者對(duì)一些特定的應(yīng)用進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，以便確定其物理參數(shù)，例如溫度、應(yīng)力、壓力和流量。在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，工程師需要進(jìn)行各種測(cè)量以確保其產(chǎn)品能夠達(dá)到預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)。例如在電源表征應(yīng)用中，工程師可能會(huì)測(cè)量不同負(fù)載條件下的電源輸出。在所有負(fù)載條件下，電壓輸出都必須保持穩(wěn)定，同時(shí)產(chǎn)品內(nèi)部的溫度變化也應(yīng)保持最小。或者，在一家飲料制造廠中，化學(xué)工程師可能需要監(jiān)測(cè)最終產(chǎn)品的液體流量。在液體流量達(dá)到最小或最大極限值時(shí)，則需對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

在某些情況下，采集此類數(shù)據(jù)可能非常困難。有沒有更好的辦法來采集數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)是有效的？本文介紹了幾種數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，并將說明一些不同的工具如何幫助您采集和分析數(shù)據(jù)。

在本文中，我們將探討這些應(yīng)用的具體情況，并向您介紹通過選擇適合的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，將會(huì)為您的數(shù)據(jù)采集和分析帶來哪些幫助。

選擇測(cè)量設(shè)備

在數(shù)據(jù)采集過程中，許多測(cè)量都需要使用傳感器將物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為電壓、電阻或頻率，再使用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量設(shè)備（例如數(shù)字萬用表）對(duì)這些電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。

溫度測(cè)量是數(shù)據(jù)采集中最常進(jìn)行的物理測(cè)量之一，它可以通過使用熱電偶、RTD（電阻式溫度探測(cè)器）或熱敏電阻傳感器來實(shí)現(xiàn)。熱電偶是一個(gè)由兩種不同金屬構(gòu)成的接點(diǎn)，而該接點(diǎn)在受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓。將該電壓與一個(gè)參考接點(diǎn)進(jìn)行比較，用兩者的差值來確定相關(guān)的溫度。RTD 和熱敏電阻是以電阻為基礎(chǔ)制成的傳感器。隨溫度的變化，傳感器的輸出電阻將出現(xiàn)相應(yīng)的改變。您應(yīng)當(dāng)根據(jù)測(cè)量的類型以及應(yīng)用所需的精度和線性度選擇合適的傳感器。

幾乎所有的萬用表都可以測(cè)量傳感器產(chǎn)生的電壓或電阻，但并非所有的萬用表都可以將電壓或電阻轉(zhuǎn)換為物理測(cè)量值顯示。例如，如果您使用熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量，就需要一個(gè)具有自動(dòng)轉(zhuǎn)換程序的萬用表。使用這些內(nèi)置的轉(zhuǎn)換程序，可以將原始的熱電偶測(cè)量結(jié)果從電壓值轉(zhuǎn)換為溫度值。

因此在進(jìn)行物理測(cè)量時(shí)，例如上述的電源表征應(yīng)用，必須選擇一個(gè)具有自動(dòng)轉(zhuǎn)換程序的儀器。與此同時(shí)，如果您希望進(jìn)一步地簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)采集和分析過程，請(qǐng)選擇具有下列特性的數(shù)據(jù)采集設(shè)備：

" 支持?jǐn)?shù)學(xué)方程， 如Mx + B，可以方便地轉(zhuǎn)換其他的傳感器輸出

" 在信號(hào)的測(cè)量結(jié)果超過預(yù)定限制閾值時(shí)能夠觸發(fā)硬件報(bào)警

" 包含前端多路復(fù)用器，可以將多個(gè)測(cè)量點(diǎn)或傳感器連接到一個(gè)測(cè)量?jī)x器

" 包含能夠幫助進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析的軟件

使用軟件工具采集并分析數(shù)據(jù)

軟件工具也可以讓數(shù)據(jù)采集和分析變得更簡(jiǎn)單。一般來說，軟件工具可以簡(jiǎn)化儀器的連接，同時(shí)無需任何編程即可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。Microsoft ®- Excel 是一種最常見的數(shù)據(jù)分析工具 。大多數(shù)的 PC 中都裝有 Microsoft excel，它的使用非常廣泛。作為一款功能強(qiáng)大的電子表格應(yīng)用軟件，它支持插入公式，并包含許多內(nèi)置的制圖功能。部分廠商還提供了 Microsoft Excel 插件，以幫助設(shè)置和采集數(shù)據(jù)。這些產(chǎn)品充分利用微軟的專業(yè)技術(shù)，可以將采集到的數(shù)據(jù)直接捕獲到 Microsoft Excel 中。隨后，用戶使用微軟內(nèi)置的公式和繪圖工具，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并繪制成圖形。但該工具需要用戶熟練掌握 Microsoft Excel 的公式和圖形功能。

部分儀器廠商還提供了其他的應(yīng)用軟件，以擴(kuò)展儀器的功能，使之更好地適用于特定任務(wù)。對(duì)于數(shù)據(jù)采集，這些軟件產(chǎn)品可以簡(jiǎn)化儀器的連接，根據(jù)需要輕松定義不同的測(cè)量、限制閾值和動(dòng)作。也可以預(yù)定或根據(jù)特定事件觸發(fā)數(shù)據(jù)采集。諸如標(biāo)度和數(shù)學(xué)公式等特性也可以讓您更方便地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

我們將通過一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，來詳細(xì)描述上述的電源表征應(yīng)用。需要采集的數(shù)據(jù)包括溫度、電壓和數(shù)字測(cè)量結(jié)果。在所有負(fù)載條件下電壓輸出都必須保持穩(wěn)定，同時(shí)產(chǎn)品內(nèi)部的溫度變化也應(yīng)保持最小。

我們使用儀器軟件來采集和分析這些數(shù)據(jù)，并選定掃描中包含的獨(dú)立通道，指定不同的測(cè)量功能、范圍和分辨率值。

圖 1 中，通道 1001 至 1005 設(shè)置為測(cè)量電源中的不同電壓，通道 1006 至 1010 設(shè)置為測(cè)量電源內(nèi)部不同位置的溫度變化。由于該儀器包含熱電偶自動(dòng)轉(zhuǎn)換程序，因此我們無需額外進(jìn)行轉(zhuǎn)換。溫度值直接顯示為攝氏度值。通道 2001 至 2002 是數(shù)字通道，用于讀取電源狀態(tài)。

Res 列用于指定直流電壓測(cè)量分辨率，并選擇測(cè)量的溫度標(biāo)度（攝氏度、華氏度或開氏度）。標(biāo)度功能（即 Mx + B）用于對(duì)每個(gè)通道上的讀數(shù)應(yīng)用增益和偏置，并可以用來定制線性轉(zhuǎn)換。這在校準(zhǔn)損耗、增益或偏置時(shí)十分有用。

在每個(gè)