數據採集與處理技術

近年來，數據採集與處理的新技術、新方法，直接或間接地引發其革新和變化，實時監控(遠程監控)與模擬技術(包括感測器、數據採集、微機晶元數據、可編程式控制制器PLC、現場匯流排處理、流程式控制制、曲線與動畫顯示、自動故障診斷與報表輸出等)把數據採集與處理技術提高到一個嶄新的水平。本書從工程應用角度出發，堅持理論聯繫實際，學以致用，以工程實戰解決實際應用中的各種問題

第4、5、7、8章分別介紹了實際工程項目的應用，使讀者能夠對本課程的主要內容有條理、有針對性地學習，能正確、合理地進行數據採集與處理。

本書可作為高等職業學校應用電子技術、電子信息技術、機電一體化技術、自動化技術、電氣運行與控制技術、自動測試技術、儀器儀錶技術、自動化技術等專業的教材，也可供相關專業T程技術人員參考。

第1章 數據採集與處理技術的概念

1.1 數據採集系統的基本功能

1.2 數據處理的類型和任務

1.2.1 數據處理的類型

1.2.2 數據處理的任務

1.3 數據採集系統的分類

1.3.1 一般計算機數據採集與處理系統（DAS）的組成

1.3.2 直接數字控制型數據採集與處理系統（DDC）的組成

1.3.3 集散型數據採集與處理系統（DCS）及其主要特點

1.4 組態軟體及其控制技術在數據採集與處理系統中的應用簡介

1.5 虛擬儀器軟體LabVIEW在數據採集與處理系統中的應用簡介

習題

第2章採集系統常用感測器

2.1　感測器的定義與組成

2.2　感測器的分類與特點

2.2.1　按被測物理量分類

2.2.2　按敏感材料分類

2.2.3　按能量的關係分類

2.2.4　其他分類法

2.3 電阻應變式感測器原理

2.3.1 電阻應變式感測器

2.3.2 電阻應變式感測器的應用實例——汽車衡稱重系統

2.4　熱電偶感測器原理

2.5　電感式感測器

2.5.1　電感式感測器概述

2.5.2　自感式電感感測器

2.5.3　差動變壓器式感測器

2.5.4　變壓器式感測器測量轉換電路

2.5.5 自感式感測器應用實例

2.6　電容式感測器

2.6.1 電容式感測器工作原理

2.6.2　電容感測器應用實例

2.7　壓電感測器

2.7.1　壓電效應和壓電感測器

2.7.2　壓電轉換電路的工作原理

2.7.3　壓電感測器應用實例

2.8 霍爾感測器

2.8.1 霍爾元件的結構及工作原理

2.8.2 霍爾感測器及其應用

2.9 光電感測器

2.9.1 光電效應

2.9.2 光電池

2.9.3 光敏二極體和光敏三極體

2.9.4 光電感測器應用實例

習題

第3章 信號採集與信號調理技術

3.1 採樣定理

3.2 A/D（模，數）轉換

3.2.1 逐次比較型A/D轉換器

3.2.2 并行比較型A/D轉換器（3位）

3.2.3 A/D（模/數）轉換的作用及需注意的問題

3.3 D/A（數/模）轉換

3.3.1 D/A（數/模）轉換電路

3.3.2 D/A（數/模）轉換的應用

3.4 D/A和A/D板卡的選擇和應用領域

3.5 數據採集系統的設計

3.5.1 數據採集系統結構形式的確定

3.5.2 系統參數設計和器件選擇

3.5.3 高速數據採集系統

習題

第4章 數據採集常用電路

4.1 模擬多路開關

4.1.1 常用模擬多路開關的工作原理及主要技術指標

4.1.2 模擬多路開關的應用

4.2 測量放大器

4.2.1 集成測量放大器主要技術指標

4.2.2 集成測量放大器晶元AD522的應用

4.2.3 程式控制增益放大器

4.3 濾波器

4.3.1 RC無源與有源濾波器

4.3.2 濾波器的應用

4.4 USB7336多功能數據採集模塊

4.5 PCI5413D光電隔離模入介面卡

習題

第5章 計算機介面與數據採集

5.1 介面的功能特點及數據傳送方式

5.1.1 數據傳送方式

5.2 數據採集的串列通信介面技術

串列通信方式

5.3 常用非同步串列通信介面

5.3.1 RS-232介面

5.3.2 RS-422A、RS-423A介面電路

5.3.3 20mA電流環路串列介面

5.4 PC機和單片機之間的通信

5.5 A/D、D/A轉換器及介面

5.5.1 AD574

5.5.2 單片機與12位D/A轉換器DACl208的介面

5.6 單片機數據採集在中央供暖系統中的應用

5.7 單片機溫度數據採集與處理方法的工程設計

5.8 可編程式控制制器PLC模擬量處理模塊

5.8.1 I/O模塊的選擇

5.8.2 PLC與常用輸入設備的連接

5.8.3 模擬量處理模塊

5.8.4 普通A/D輸入模塊

5.8.5 PLC的A/D和D/A模塊介紹

5.8.6 溫度A/D輸入模塊

習題

第6章 數據採集系統的抗干擾技術

6.1 數據採集系統中常見的干擾

6.2 串、共模抗干擾措施

6.2.1 串模干擾及抑制

6.2.2 共模干擾及抑制

6.3 硬體抗干擾措施

6.4 電源系統的抗干擾

6.5 接地系統的抗干擾

6.6 屏蔽技術

6.7 雜訊與干擾抑制

6.7.1 雜訊的耦合方式及有源器件的選擇原則

6.7.2 抑制雜訊源

6.7.3 減少雜訊的耦合與接收

6.8 軟體抗干擾技術

6.9 抗干擾應用

習題

第7章 使用LabVIEW進行數據採集與分析

7.1 LabVIEW虛擬儀器簡介

7.1.1 LabVIEW的功能與特點

7.1.2 虛擬儀器軟體開發工具LabVIEW介紹

7.2 LabVIEW的數據採集

7.2.1 數據採集系統的構成

7.2.2 信號調理

7.3 LabVIEW的VI編輯

7.3.1 創建一個VI

7.3.2 模擬信號Express VI

7.3.3 連接程序框圖對象

7.3.4 調整信號

7.3.5 配置公式

7.3.6 在圖形上顯示兩個信號

7.3.7 自定義旋鈕控制項

7.3.8 自定義波形圖顯示控制項外觀

7.3.9 基於模板創建VI

7.3.10 添加信號

7.3.11 配置濾波器Express VI

7.3.12 分析信號幅值

7.3.13 控制執行速度

7.3.14 設定警告界限

7.3.15 設置警告提示

7.3.16 保存數據到文件

7.4 採集數據並與儀器通信

7.4.1 採集信號

7.4.2 測試任務

7.4.3 將DAQ設備採集的數據繪製到圖形

7.5 查找和安裝儀器驅動

7.5.1 通過儀器I/O助手選擇儀器

7.5.2 採集並解析儀器信息

7.6 MAX配置

7.7 快速開發工具：DAQ助手（DAQ Assistant）

7.7.1 使用DAQmx進行數據採集

7.7.2 使用DAQmx寫VI

7.8 項目工程設計

7.8.1 基於LabVIEW計數信號採集與控制平台

7.8.2 NI實現正弦波的濾波處理

7.8.3 兩個波形合成顯示

習題

第8章 使用MCGS組態軟體進行數據採集與分析

8.1 什麼是MCGS組態軟體

8.2 MCGS組態軟體的安裝

8.3 MCGS組態軟體簡介

8.4 MCGS組態軟體的工作方式

8.5 MCGS項目工程實戰

8.5.1 MCGS組態軟體實現廢品檢測自動控制

8.5.2 基於工控軟體的汽車電子控制可視化教學系統

8.5.3 基於MCGS軟硬體結合的水位控制系統

8.5.4 基於MCGS的機械手控制系統

習題