数据采集卡的主要性能指标
数据采集系统的主要性能指标有两个:精度和速度。对任何量的测量都要有一定的精度要求,否则将失去测量的意义。提高数据采集的速度不仅仅提高了工作效率,更主要的是扩大数据采集系统的使用范围,便于实现动态测试。对数据采集系统的性能要求和具体应用目的及应用环境有密切关系,对应用不同情况往往有不同的要求。以下给出的是数据采集系统比较重要和常用的几个指标的含义。
1、 分辨率(resoulution)
分辨率是指数据采集系统可以分辨输入信号的*小变化量。通常用*低有效值(leastsingificantbit,LSB)占系统满度的百分比来表示,或用系统可分辨的实际电压数值来表示,有时也用满度信号可以分的级数来表示。
数据采集系统的分辨率由模数转换器的位数来决定。因此,系统分辨率习惯上用数/模转换结果的位数表示。
2、 精度(accuracy)
产生各输入代码所需模拟量(严格地说指该代码中心值)的实际值与理论值之差的*大值称为精度。精度是零位误差、增益误差、积分线性误差、微分线性误差、温度漂移等综合因素引起的总误差。
一般地说,分辨率高的采集系统的精度也比较高,但并非总是一致的。精度是指系统实际值与理论值之间的偏差,而分辨率是指对相邻数值加以区分的能力,这点需要注意。有时候对信号处理的精度要求并不高,但所处理的信号动态范围很宽,那么一种高分辨率,而精度并不很高的数据采集系统是十分合适的,因为它的价格比具有高分辨率和高精度的数据采集系统低得多。
3、 量程(fullscalerange,满度范围)
量程是指数据采集系统嗦能采集的模拟输入信号的范围,如0~5V、0~10V、—5~+5V和—10~+10V等,采集系统的量程主要由模数转换器的输入范围决定。
4、 采集速率
数据输出速率是指单位时间内采集系统通过速率、吞吐率等,是指在满足系统精度指标的前提下,系统对输入模拟信号在单位时间内所完成的采集次数;或者说是系统每个通道、每秒钟可采集的采样数目。这里所说的“采集”包括对被测物理量进行采样、量化、编码、传输、储存等的全部过程。在时间领域上,与采集速率对应的指标是采集周期,它是采集速率的倒数,它表征了系统每采一个有效数据所需的时间。
5、 数据输入速率(output data rate)
数据输入速率是指单位时间内采集系统的模数转换器输出转换结果(数字输入信号)的次数。数据输出速率也被称为输出更新率(outputdata rate)或通过率(throughput rate)。
6、 动态范围
动态范围是指某个物理量的变化范围。信号的动态范围是指信号的*大幅值和*小幅值之比的分贝数。数据采集系统的动态范围通常定义为所允许输入的*大幅值和*小幅值之比的百分数。*大允许输入幅值是指使数据采集系统的放大器发生饱和和或者是使模数转换器发生溢出的*小幅值。*小允许输入幅值一般用等效输入噪声电平来代替。
对具有*大动态范围特性的信号进行高精度采集时,还要用到瞬时动态范围的概念。所谓瞬时动态范围是指某一刻系统所能采集到的信号的不同频率分量幅值之比的*大值,即幅度*大频率分量的幅值与幅度*小频率分量的幅值之比的分贝数。
7、 非线性失真
非线性失真也称谐波失真(harmonicdistortion)。当给系统输入一个频率为f的正弦波时,其输出中出现很多频率为kf的频率分量现象。称为非线性失真。谐波失真系数用来衡量系统产生非线性失真的程度。