如何为您的测试应用选择合适的数据采集系统 ?

选择数据采集硬件时的5个要点

直接跳入，在选择正确的数据采集硬件时，这5个指标是必不可少的。

• 信号/传感器类型的兼容性

• 我需要什么样的测量分辨率？

• 需要的最大采样率

• 我需要什么级别的精度？

• 我的DAQ系统需要隔离吗？

进一步向下滚动，我们将分解所有你需要问自己的重要问题，以选择最适合你的数据采集系统。 问题分为三个主要部分。

• 技术考虑

• 易用性、功能和支持

• 成本考虑

技术类注意事项及应用的兼容性

需要测量什么类型的模拟信号/传感器?

数据采集系统的基本功能是采集各种传感器信号以及直接输入的电信号，例如测量某种物理现象。因此，要做的第一件事是全面列出需要测量的信号及要使用的传感器类型和数量。此信息将驱动后续的所有操作。 

市面上有各种类型的传感器及变送器，用于测量温度、振动、压力、应变、电压、电流、电阻等各种信号。

需要记录何种数字信号和/或总线数据? 

如今的数据采集系统不仅能采集电压和温度等模拟输入信号，也可以采集来自编码器、RPM传感器、齿轮和转速传感器等的不同类型的数字输入信号。 这些“计数器”输入必须使用比模拟输入快得多的采样速率。

数字/总线数据还包括乘用车/卡车上的 CAN 总线数据，通过 RS232 和以太网接口传输的数据，来自 GPS 传感器的位置数据以及来自 IMU（惯性测量单元）的 3D 姿态数据，的3D方向数据。 工业和过程控制环境中的 EtherCAT 数据，商用和军用飞机中使用的 ARINC 429 和 MIL-STD-1553 总线数据等等。 您的应用是否需要采集某些相关数据？  

一些工业摄像机支持与其他数据同步采集视频。 这是您的需求吗？ 或者将来有这种需求吗？

测试所需要的 AD 分辨率是多少?

如今最常见的 AD 测量分辨率是 16 位，高端数据采集系统提供 24 位分辨率，这对于噪声和振动应用尤其重要，而 12位 分辨率系统则用于低端数据记录器应用。 

数据采集系统的 AD 位数每增加 1 位，分辨率会增加 1 倍。这意味着 24 位 AD 的分辨率不是比16 位分辨率高 50％，而是实际上 24 位 ADC 的分辨率是 16 位 ADC 的 256 倍。

以下是基于位数所能达到的理论上的最大分辨率 :

动态范围的需求是多少? 80 dB, 100 dB, 130 dB, or 160 dB?

动态范围是量程范围和此量程能够测量到的最小信号的比值。动态范围更高的系统可以提供更高的幅值分辨率。 看待这个问题的另一种方法是问下一个问题……

所需测量到的最小信号变化是多少?

这个问题与动态范围密切相关。 用户应该清楚想要测量的信号最小变化值。

动态范围越高的系统可以提供最好的幅值分辨率。 但是用户还必须考虑采样率，因为如果信号的变化发生在临近的两个采样点之间，这种情况是无法被测量的。

具有大于 100 dB 动态范围和 200 kS/s 采样率的系统可以处理大多数应用。 对于冲击、噪声和振动应用，推荐使用具有 120 ~ 160 dB 动态范围的测试系统。

我们的 SIRIUS 数据采集系统 使用了 DualCoreADC® 技术 每个通道具有 dual 24-bit delta-sigma ADC 及抗混叠滤波器。这种配置使得模块可以再时域和频域达到 160 dB 动态范围。凭借高达 200 kS/s/ch 的单通道采样率，使这款仪器在市场上成为独树一帜的存在。

测试所需要的精度是多少?

在理想条件下，测量系统将是 100% 准确的，但在现实世界中是不可能的。从传感器开始的整条测量链中总会存在一些不准确之处。

导致任何测量系统不准确的最常见因素是模拟量调理放大过程中的增益误差、偏移误差和温度漂移误差以及 ADC（模数转换器）和数字计数器的时基精度。

一台好的数据采集系统将以清晰一致的方式标注其精度。例如，时基精度通常表示为“Typical 5 ppm, Max: 12 ppm”，这意味着在本例中，晶振器的偏差通常为其标称值的百万分之五，但是最大的可能偏差为百万分之12。

增益精度通常用百分比形式表示，例如：“±0.05 % of reading”。这意味着采集系统的采集值显示为 +1.000 V，其增益误差最大为 ±0.0005 V。此参数也可以以量程的百分比形式表示。

偏移精度通常以绝对值形式表示，如“±0.02 mV”，很容易理解。

温度漂移会影响增益和偏移精度。例如，增益温度偏移的表示形式类似于“±50 ppm/K of reading ±200 μV/K”。这将误差直接与环境温度的变化联系起来，以开尔文为单位。 

可以接受何种级别的噪声?

你可能在想“我不想要任何噪音！” 谁说不是呢，但在现实世界中，电磁“噪声”不断地轰击数据采集系统。 即使数采系统做了正确屏蔽，但是传感器电缆就像天线一样，还是会引入干扰。 此外，在大多数数采系统的测量环境中，附近都有 EMI 和 RFI 源。 

问题关键是找到具有最佳隔离和最佳接地实践的系统。 有关隔离的更多详细信息，请参阅下一个问题。

数据采集设备是否需要隔离?

电气隔离对于安全非常重要，例如，当用户进行高压信号测量。隔离同时也可以消除或减少噪声、串扰和接地环路，保证所有测量数据的完整性，避免上述问题可能会降低精度或造成错误的测量结果。

通道间隔离 意味着阻止所有通道之间的噪声或串扰。 

输入输出隔离 意味着无论连接传感器或者测量外界什么信号，都与数采系统内部隔离。

同时具备通道间隔离和输入输出隔离的系统提供了最佳的隔离保护。

Dewesoft SIRIUS 数据采集系统 同时具备通道间隔离和输入输出隔离，下面视频为功能演示:

是否需要滤波功能?

滤波是模拟信号调理的最重要功能之一。 滤波器允许客户减少或完全阻止高于或低于设定频率的频率分量被采集记录下来。 此外还有带通和带阻滤波器，允许采集或排除特定范围频率的信号。

Filtering is one of the most important elements of analog signal conditioning. Filtering allows you to reduce or completely block frequencies above or below a selectable frequency component from being recorded. There are also band-pass and band-stop filters, allowing you to select a certain range of frequencies for inclusion or exclusion.

在测试过程中，可能会有许多电噪声源干扰您的测量，比如滤除附近电力系统产生的 50 或 60 Hz 噪声，或来自电动机、发电机、电源、荧光灯等产生的更高频率噪声。

问问自己是否需要进行非破坏性滤波。 如果在记录之前应用的滤波器可以在之后删除或进行更改，会有所帮助吗？ Dewesoft 系统可以实现此功能。

是否需要抗混叠保护?

“混叠”是当信号的变动相对于采样速率变化得太快而产生的错误信号。 必须在进行测量之前防止混叠，否则在采集完成后无法通过数据恢复真实信号。

有 2 种方式可以避免混叠:

• 将采样率设置为至少是观察到的最高信号频率的两倍以上。 （有时这是不可能的，因为信号的最高频率是无法预测的。）

• 选择内置抗混叠滤波器 (AAF) 功能的数采系统。 本质上，抗混叠滤波器是一个很高衰减的低通滤波器，它会将截止频率自动设置为所选采样率的特定百分比。 此 AAF 滤波器会阻止对于所选采样率而言太高而无法重现的频率分量，从而防止产生信号混叠。

任何用于噪声、冲击和振动采集的 DAQ 系统，或涉及交流波形的采集应用，都应具有强大的、完全自动的内置抗混叠滤波功能，以确保测量的完整性。

测试信号需要多高的采样率?

数采系统的功能是尽可能真实地复现采集信号的特征。 一个良好的经验法则是选择采样速率至少为需要采集最高频率信号 10 倍以上的系统。 

例如，如果需要采集具有 20 kHz 频率的信号，数采系统应该能够以 200 kHz 进行采样。根据奈奎斯特采样点率，至少需要 2 倍以上的采样频率。 但请注意，每个周期只有 2 个采样点只能计算频率，无法精确的描绘信号波形。

新的 HybridADC 技术 应用于 SIRIUS XHS 产品系，允许客户根据采样率，使用三种不同的模式：

1. 高带宽模式 (关闭滤波器): 5 MHz 带宽 and 15 Ms/s 采样率, SIRIUS XHS 可以完美采集脉冲、阶跃和方波信号，而不会出现振铃或过冲效应。 此模式非常适合瞬态记录和功率分析。AD 板工作模式类似于典型的 SAR ADC，但有更高的采样率和带宽。

2. 抗混叠、高动态模式: 采样率高达 1.875 MHz，带宽 1 Ms/s，动态范围为 150 dB。 数据完全没有混叠，更高频率的信号都被完全滤除掉。这种应用带宽接近奈奎斯特准则的抗混叠滤波器，适用于对噪声和振动等信号采集应用。 在采集方波和其他脉冲信号时会存在一些振铃/过冲效应。 这种 AD 板工作模式行为类似于经典的 Sigma-Delta ADC，只是采样率和带宽要高得多。

3. 无振铃效应滤波模式: Dewesoft 提供了无振铃效应滤波器，脉冲信号在无混叠采集模式下采集同时没有过冲，振铃效应。此时截止频率自动设置为采样频率的 20%。

测试设备是否可扩展升级，以满足未来可能的需求?

很多部门每年都只有有限的预算，工程师倾向于易于升级或扩展的系统，可以在随后的几年不断的搭建升级。 

围绕共同“生态系统”构建的产品线可以轻松互连并共享模块化元素。 它们可以很容易地同步在一起，共享一个通用软件平台，它们能够集成在一起，无需学习使用完全不同的软件或系统。 

在您查看制造商的产品时，请了解它们是否围绕这样的生态系统构建：产品是否互连互通，它们是否可以共享通用的硬件和软件？

Dewesoft 数据采集系统 采用模块化设计。 输入通道数量和配置可以随着您的测试需求进行扩展，用户可以随时根据需要轻松扩展整个测试系统

需要便携式、台式或机架安装的数据采集设备?

这个问题应该很容易分析回答 - 这完全与数采系统预期工作的环境有关。

当然，对于任何移动环境测试，如汽车、卡车、火车等，都需要便携式系统。 除了通常更小更轻之外，便携式系统通常能够使用交流和直流电源供电，因此它们可以适用车内电源供电。 其中许多设备还内置了电池供电，非常适合野外工作。 电池供电的数据采集系统除了具有内置 UPS 的额外优势，还可以需要在对电源系统进行测量时，通过独立供电避免对电源系统的影响。

如果您的环境是一个干净的实验室或生产车间，那么通常使用台式系统就可以了。 台式系统通常由交流供电，体积比便携式系统大一些。 如果打算将系统永久安装在 19 英寸机柜中，那么机架式安装系统是最有意义的。

Dewesoft 提供各种类型的 数据采集系统 覆盖手持式、台式、便携式、坚固型及高通道机架安装系统。

需要独立工作的设备还是需要和计算机进行实时通讯的设备?

这是选择偏好问题。 连接计算机的数采系统体积更小，因为内部没有计算机、显示器和硬盘。 出于同样的原因，它们通常更便宜。而且，用户可以使用自己的计算机。

但是，如果您必须将系统留在不安全的环境中，那么独立系统可能是更好的选择。

是否需要坚固型测试设备，以承受溅水、粉尘、冲击或振动?

如果你在汽车和卡车上进行测试，如进行操稳和平顺测试，那么在测试过程种会产生很多冲击和振动。 您比任何其他人都更了解您的测试环境，因此您可能已经知道这个问题的答案。 

这是值得思考的事情。 大多数数据采集系统不是为高冲击和振动环境而设计的。 需要检查设备可以承受的冲击和振动等级。 

可以承受 100 g 范围的冲击 (EN 60068-2-27:2009) 的系统可以认为是坚固型测试系统。 振动也是一个需要考虑的因素，尤其是随机振动。 通过  MIL-STD-202G Method 214A, test condition II-D 或更高标准测试的系统可以认为是坚固型测试系统。

Dewesoft 数据采集系统 在我们最先进的测试实验室中进行了广泛的冲击和振动测试。我们的测试系统已安装应用在火箭发射平台，越野试验场和其他需要高耐用性的环境中进行使用！

是否需要宽温测试系统或防水防尘相关需求?

另一个值得思考的问题是工作温度、防尘和防水。 无论是在室外测试中还是环境箱测试，数采系统都需要能够承受比工厂和实验室中更宽泛的温度范围。 

将仪器带到室外进行任何类型的现场测试，可能遭遇极端温度情况，同时还可能遭遇咸湿空气、高湿度、雾气、粉尘甚至下雨情况。 

如果这是您的工作环境，那么防护等级为 IP65 或 IP67 的系统是一个非常好的解决方案，因为它通过密封以防止粉尘（包括水）进入。 防护等级为 IP67 且工作温度为 -40° 至 80°C（-40° 至 185°F）的系统可提供出色的防侵入保护以及宽温性能。

KRYPTON 和 SIRIUS 防水版 是用于在恶劣环境中进行现场测试的坚固型测试系统，可提供 宽广的工作温度范围、防水和抗冲击保护。

易用性、功能性?

数采厂商在其规格中提供的信息数量和规格参数各不相同。 除了通道数量、可选量程范围、最高采样率等性能指标之外，精度和隔离规格也很重要。

很长的指标参数数字位数很容易给人留下深刻印象，但这并不等同与准确度！ 例如，如果测量得出的时间为下午 2:00:0006437，但实际上是下午 3:15，那么精度很高，但准确度很差。

查看不同信号调理器是否提供一致的技术规格是一个好主意。 是否只在几个模块上注明了 1000V 的隔离，但其他信号调理器中根本没有提到？ 这可能是一个危险信号。 始终明确知道对您来说最重要的规格是什么，以及它们在适用产品的重要规格中的权重。

易用性、功能性及服务

是否提供了操作手册，内容是否通俗易懂?

能够提供操作手册非常好，但前提是内容通俗易懂。 最好是通过本地化的语言进行便携，而且条理清楚。 理想情况下，该手册通过可搜索的内容的 PDF 文件提供，甚至是通过具有广泛搜索功能的网站在线提供。

如果软件内置帮助就更加方便。 运行数据采集软件时，按 F1 是否会根据在软件中的操作显示相关帮助？ 是否可以搜索特定内容？ 手册是否完整？

还要检查是否有任何其他可用的培训资源，如网络研讨会、在线培训课程、操作指南，它们将帮助您更快实现目标。

可以提供何种技术服务? 

询问了解收到新的数据采集系统后可以获得什么样的支持服务会是一个好主意：

• 是否提供电话支持? 

• 支持人员是否可以本地语言交流? 

• 支持人员是否技术精通? 

• 如果深度问题，他们会去工程部门给我一个确切答案吗？ 

• 是否有在线或面对面的培训课程或研讨会？ 

• 如果需要，我可以在我的工厂接受一对一培训吗？ 

• 是否有任何可用的在线技术讨论论坛？

你应当了解上述内容。没有人期望所有这些东西都是免费的，但它们应该以最专业的水平提供和执行，重点是对客户的关注。

Dewesoft 为我们的数据采集解决方案提供免费的全球和本地技术支持热线。

用户界面是否简单易学?

在购买任何数采系统系统之前，这可能是最重要的调查事项。 理想情况下，最好进行一次产品功能演示，除此之外，您可以下载该软件，并在计算机上的对功能进行实际测试。

在进行上面的操作之后，用户就可以得到软件上手难以程度的感觉，并可以估计需要多长时间才能达到基本熟练程度。

DewesoftX 数据采集软件提供非常直观的用户界面，学习曲线短，无需编程即可获得出色的信号处理结果。 它确实使使用数据采集系统再次变得愉快。

针对不同应用，软件配置的复杂度如何?

用户很有可能需要使用数采系统来执行不同的测量任务和应用。 重新配置系统以适应特定任务可能涉及硬件和软件的配置变动。 

举例说明，如果您的数采系统具有可插拔的信号调理模块，您可能需要更换其中的一些模块，用于不同的测量应用。 硬件上中容易操作吗，软件是否会自动识别新模块？

或者，您可能需要将其他的模块或系统连接到现有的主系统上 - 这也容易做到吗？ 软件是否能够自动识别新的模块/设备并在软件中对其进行配置？ 同步如何解决？

是否可为应用保存设置文件?

无限量自由命名和保存设置的能力应该是任何好的数采系统所具备的基本功能。 但是，检查是否支持以及此功能是如何实现，总归是一个好主意。

这个功能将节省大量测试准备时间，并使您能够轻松应对频繁重复的测量工作。

数采系统是否具有数据分析处理能力? 是否可以离线分析处理?

大多数数采系统都提供了不同程度的数据分析功能，可以在数据采集完成后进行处理。明确了解软件分析功能会是个好主意。

例如，如果在测量过程中应用了滤波功能，测试完成之后是否可以更改甚至删除？ 如果创建了数学函数，然后可以和记录的数据上一起运行显示？ 是否可以方便的比较多组数据并进行显示？

数采系统软件是否可以安装在自己的计算机上运行，并拥有同样的分析功能？ 分析功能是免费的还是需要付费许可证或硬件加密狗？ 该软件是否也可以免费或使用付费许可证安装在其他计算机上？ 

显然，客户可能希望数采满足上述所有功能，而且不收取任何费用。 但是对一些数采制造商，这些功能是收费选项，用户需要提前了解。

数据是否能够快捷导出为其他后处理软件支持的格式?

除非数采系统软件已经满足了您的所有分析要求，否则数据应该能够导出为一种或多种常见数据格式。 还应该可以选择特定长度的数据进行导出，以及要导出哪些通道。

常见的数据格式包括:

• Flexpro®

• Excel®

• Diadem®

• MatLab®

• Famos®

• UNV / UFF (universal)

• Text/CSV

• Nsoft®

• RPC III.

还有很多其他的数据格式，用户需要验证数采系统是否支持需要的特定格式。同时也要查看分析软件的支持的导入数据格式，因为许多软件支持多种文件类型导入。

数据支持哪些后处理软件?

如上所述，如果您的公司正在使用特定的数据分析软件，用户需要验证数采系统采集的数据是否能够导出到该软件。 最流行的分析程序包括支持有限数据列的 Excel® 和支持无限数据列和内置多种分析功能的 Flexpro® 和 Matlab®。

但是市场上还有其他的分析软件。 一些公司内部开发了自己的分析工具，这些工具可以接受特定的文件格式，或者是通过支持基本的文本格式以实现通用兼容性。

购买和持有成本的考虑

数据采集软件是否标配，是否需要单独购买?

一些公司为其数据采集硬件提供极具竞争力的价格。 但需要确认提供的价格中是否包含使数采硬件正常工作的软件。 

另外，请了解您的软件需求！ 检查您需要的功能是否包含在随附的软件包中或是否需要任何升级选项。 那些是免费的还是需要额外的投资？

Dewesoft数据采集系统捆绑了获奖的DewesoftX 数据采集软件。DewesoftX专业版始终免费包含在内。 此外，当您的数据被记录到Dewesoft数据文件中时，任何人都可以下载该软件并免费分析数据。不需要额外的座位许可证。

软件后续升级维护是否免费，是否需要单独购买?

软件永远不会“完成”——它一直在改进和开发。 新的版本不仅可以修正错误，而且还会添加重要的新特性和功能。

大多数数据采集公司要求用户为软件本身或整个系统签订年度支持合同。 此成本通常计算为总系统合同金额的百分比。 或者，会对新版本软件进行收费。 

Dewesoft 认为该软件是数据采集系统的重要组成部分，不会对其后续更新和新版本收费。 所有客户的现有版本都能永久免费升级。 Dewesoft 每年发布 4 个主要软件版本，添加新功能、性能优化、支持新设备和错误修复。

DewesoftX 软件为所有现有 Dewesoft 用户提供终身免费更新。 查看发布说明和上一个 SW 版本中添加的功能。 所有这些功能都可以通过下载我们最新的 DewsoftX 安装程序免费获得.

是否有年度订阅费用?

数采系统的一项常见“隐性”成本可能是年度维护费。 用户应该事先咨询是否有强制性维护费，如果有，它包括什么以及如何定价？ 理想情况下，不会有，但您应该在订购系统之前提前了解，因为这是一项必须提前预算的费用。

Dewesoft 数据采集系统不需要任何年度维护费用，除非您的公司政策要求每年重新校准系统，否则需要重新校准。

计量如何收费? 包括哪些内容?

所有测量系统都需要计量。 您可能会假设一个全新的系统会在出厂时经过完全校准，并且会包含“可追溯”的计量证书。 不要认为这是理所当然的，请与制造商核实。 

如果已经包括，那就太好了。 如果没有，那它的成本是多少？ 第二年呢？ 之后的第三年呢？ 

计量的有效期通常为一年，因此用户应该多加了解为以后的计量做准备。 如果公司有校准实验室，可以从数采制造商处购买校准套件，以便后期在公司内部进行校准。  

如果没有，需要考虑以下事宜:

• 是否有经过认证的计量实验室可以提供此服务？ 

• 制造商自己是否提供年度校准服务? 

• 他们的周转速度有多快，在哪里完成? 

• 如果您需要将设备从地球另一端寄回制造商总部进行重新校准，则会产生相关的费用和时间成本，请提前考虑这些问题。

所有 Dewesoft 数据采集系统在将我们的总部交给您之前都经过校准和一致性测试检查。 Dewesoft 在奥地利、巴西、中国、法国、德国、香港、俄罗斯、英国、瑞典、美国设有本地工厂校准实验室。 有关更多信息，请参阅我们的 DAQ 校准服务页面。

保修期是多久?

保修期是另一个需要了解的重要事项。 对于制造商的保修期来说，一年是一个很好的时间长度，Dewesoft 以此作为标准。 在比较数采系统时，应该询问保修期限及其提供的内容。

能够提供何种形式支持，如何收费?

就像之前在问题中已经回答过的一样，我可以获得哪些技术支持？ 在数据采集和类似系统方面，良好的技术支持是必不可少的。  如果可以获得技术支持，它通常不是免费的。 仔细检查与之相关的成本，看看在数据采集系统的生命周期内可能会产生什么成本。

Dewesoft 为我们的客户提供免费的全球和本地技术支持。 我们的全球软件和硬件技术支持以英语提供，我们的支持人员能够在用户允许的情况下连接到用户的测量设备，协助客户进行故障排查。我们在各个国家的子公司还以您的当地语言提供免费的技术软件和硬件支持。

Dewesoft 为我们的数据采集解决方案提供免费的全球和本地技术支持热线。