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数据采集与传输技术
汇报人：XX
2024-01-22
•数据采集技术基础
•传感器与检测技术
•信号调理与处理技术
•数据传输技术基础
•数据采集系统设计与实现
•数据采集与传输技术应用案例
01
数据采集技术基础
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。
数据采集系统是结合基于计算机
或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。
数据采集定义及意义
数据采集定义
数据采集意义
数据采集卡
将调理后的模拟信号转换为数
字信号，并进行数据采集和传输。
信号调理电路
对传感器输出的微弱信号进行
放大、滤波、隔离等处理，以便于后续电路处理。
传感器
将被测物理量转换成电信号，如温度传感器、压力传感器等。
计算机
提供数据处理、存储和显示等功能。
数据采集系统组成
基于单片机的数据采集
基于PC的数据采集
基于PLC的数据采集
数据采集技术分类
采用可编程逻辑控制器（PLC）作为控制核心，实现数据采集和控制功能。
采用单片机作为控制核心，具有成本低、体积小、功耗低等优点。
采用通用计算机加专用数据采集卡的方式，具有灵活性和可扩展性。
02
传感器与检测技术
传感器类型及工作原理
压力传感器
位移传感器
光电传感器
通过压电效应、应变片
原理等，将压力变化转换为电信号。
通过测量物体位置变化，
将位移量转换为电信号。
利用光电效应，将光信
号转换为电信号。
通过直接接触被测物体，利用压力、温度等传感器进行测量。
结合计算机视觉、人工智能等技术，实现自动识别和测量。
检测技术与方法
利用光电、超声、电磁等技术，实现无接触测量。
接触式检测→
非接触式检测→
智能化检测→
传感器性能指标与选型
响应时间
表示传感器对被测量变化作出响应所需的时间。
量程
指传感器能够测量的被测量的范围。
精度
表示传感器测量结果的准确程度。
反映传感器在长时
间工作过程中的性能保持能力。
反映传感器对被测
量变化的响应能力。
灵敏度
03
信号调理与处理技术
用于将微弱信号放大到适合后续处理的幅度，包括运算放大器、仪表放大器等。
用于实现信号源与后续处理电路之间的电气隔离，提高系统的抗干扰能力和安全性。
信号调理电路设计与实现
用于消除信号中的噪声和干扰，包括低通、高通、带通和带阻滤波器等。
放大电路
滤波电路
隔离电路
采样
将连续时间信号转换为离散时间信号，通过采样保持电路实现。
量化
将采样得到的模拟信号幅度转换为数字量，通过模数转换器（ADC）实现。
编码
将量化后的数字量转换为二进制代码，便于后续的数字信号处理。
模拟信号转换为数字信号方法
数字滤波算法
用于消除数字信号中的噪声和
干扰，如移动平均滤波、中值滤波等。
数据压缩算法
特征提取算法
用于从数字信号中提取出反映信号特征的参数，如时域、频域和时频域特征等。
数字信号处理算法及应用
用于减少数字信号的数据量，
便于存储和传输，如音频、视频压缩算法等。
用于根据提取的特征对信号进
行识别和分类，如模式识别、神经网络等算法。
信号识别与分类算法
04
数据传输技术基础
发送端和接收端的时钟相互独立，数据传
输灵活性高，但需要额外的起始位和停止位来标识数据帧的起始和结束。
数据传输方式及特点
发送端和接收端的时钟保持同步，数据传
输稳定可靠，但需要对时钟进行精确控制。
数据在单个信道上按位顺序传输，传输速
度较慢，但只需一对传输线，成本较低。
数据在多个并行信道上同时传输，传输速
度快，但需要较多的传输线，成本较高。
RS-232
一种常用的串行通信协议，
采用不平衡传输方式，具有简单、可靠、低成本等优点，但传输速度和距离有限。
RS-422/485
采用平衡传输方式的串行通信协议，具有较高的传输速度和更远的传输距离，适用于工业控制等领域。
Ethernet
一种广泛使用的局域网通信协议，具有高速、可靠、灵活等优点，支持多种传输介质和拓扑结构。
USB
一种通用串行总线标准，支持热插拔和即插即用功能，广泛应用于计算机外设、移动设备等领域。
有线传输协议和标准
无线传输协议和标准
05
数据采集系统设计与实现
确定系统需求和功能
明确数据采集系统的应用场景和需求，
设计相应的功能模块，如数据采集、
数据处理、数据传输等。
选择合适的架构模式
根据系统需求和功能，选择合适的架构模式，如分布式、集中式或混合式架构。
设计系统拓扑结构
确定系统各组成部分的连接