数据采集卡选型指南：从需求分析到技术指标详解
数据采集卡选型指南：从需求分析到技术指标详解
数据采集卡在工业自动化、科学研究等领域有着广泛的应用。如何选择一款适合自身需求的数据采集卡，成为了很多技术人员关注的问题。本文将从应用需求分析、总线选择、采样率、分辨率和量程范围等多个维度，为大家提供一份详尽的选型指南。
1. 明确应用需求
在选择数据采集卡之前，需分析应用需求，充分了解各种数据采集产品的特点、支持的开发平台种类、运行的操作系统环境以及开发难度等，然后根据有关指标进行合理选择。
2. 选择总线的考虑
应用较广的包括PCI、PXI、USB、ISA等多种总线结构，不同的总线具有不同的传输速度、电气特性、结构尺寸、配置过程等，用户要根据自己所需的特性来选择。
3. 选择采样率的考虑
系统的高采样率取决于ADC芯片变换模拟信号的速率，通常单位是SPS（采样点/s）。根据奈奎斯特采样理论，采样频率务必是信号中高有效频率的两倍以上，否则会产生混叠信号失真，俗称“假频”。对于很多用户，可能需要仔细观察分析信号的细节，往往需要更高的采样速率，通常建议选用高采样率大于信号高频率分量的5~10倍的采集卡。
4. 选择分辨率和量程范围的考虑
首先是分辨率。分辨率越高，输入信号的细分程度就越高，能够识别的信号变化量就越小。举个实例：一个正弦波信号，采用分辨率为8bit，A/D转换所获得的数字结果相当于把输入范围细分为256份，一些微小细节变化在A/D转换过程中就会丢失，这正是由于分辨率不够高，在还原数据中产生量化噪声造成的。若采用分辨率为16bit，A/D转换的细分数值就可以从256增加到65536，由量化信噪比为SNR（dB）=（6.02×bit）+1.76，可知量化位数越多信噪比就越高。
在确定了A/D转换分辨率的情形下，应按照保证信号量化噪声较低，信噪比较高的原则，选择一个合适的量程，再通过信号调理将被采集信号调理在这个合理的量程内。
5. 其他技术问题考虑
选择合适的产品型号后，还有输入阻抗、输出阻抗、通道数、信号线数、隔离等技术问题需要考虑，这些都与传感器和信号调理密切相关，务必结合起来统一考虑。在上述各指标选定以后，用户可根据“功能够用”的原则，选择符合要求的采集卡，找到合适的采集卡型号。不要盲目购买价格贵、功能强大的设备。一般来说当精度要求不是很高、采样频率较低时，PCI和USB总线的数据采集卡都可以满足要求；若工作环境比较恶劣，可以采用工控机；当采集精度要求较高，采样频率很高，工作环境比较恶劣时优先选用PXI类型的数据采集产品。