工業(yè)溫度采集原理及應(yīng)用（一）數(shù)據(jù)采集卡的選擇

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和記錄方式

在計(jì)算機(jī)發(fā)明之前，人類通過度量衡工具及自身感官感受被測(cè)物的信息，然后用紙和筆記錄數(shù)據(jù)，但隨著科學(xué)研究的不斷深入和生產(chǎn)實(shí)踐的要求，要處理的數(shù)據(jù)量變得越來越多，需要測(cè)量的信息也更精確，所以傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和記錄方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

計(jì)算機(jī)和傳感器的發(fā)明

為了解決傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和記錄方式問題，人類發(fā)明了計(jì)算機(jī)和傳感器，計(jì)算機(jī)是一種用于高速計(jì)算的電子計(jì)算機(jī)器，它能夠自動(dòng)、高速處理海量的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)的發(fā)明大大提升了人類的計(jì)算能力，但它只能處理0101這樣的電信號(hào)（二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)），而現(xiàn)實(shí)生活中大都是非電量的信號(hào)（像溫度、濕度、壓力、聲音、振動(dòng)、速度、位移、光電這樣的物理量），如果還是用人工的方法將信息輸入到計(jì)算機(jī)中，那么效率肯定是不高的，怎么辦呢？

這就要用到傳感器了，傳感器的定義是一種檢測(cè)裝置，能夠感受被測(cè)物的信息（各種物理量），并將感受到的信息按照一定的規(guī)律變換成電信號(hào)輸出，或其他所需形式的信息輸出（像頻率、脈沖信號(hào)），按功能可分為，溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、聲音傳感器、振動(dòng)傳感器、加速度傳感器、位移傳感器、光電傳感器、扭矩傳感器等等，雖然非電量的信號(hào)已經(jīng)用傳感器變換為電信號(hào)了，但是這些電信號(hào)怎樣才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)中呢？

數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)運(yùn)而生

答案就是模數(shù)轉(zhuǎn)換器，他可以將傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)（輸出電壓即模擬信號(hào)）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（0101二進(jìn)制數(shù)值），從而傳遞到計(jì)算機(jī)當(dāng)中，但完成這樣的任務(wù)，需要對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、制板、焊接、編程、調(diào)試等一系列的工作才可以，為了降低使用門檻，一種使用通用計(jì)算機(jī)接口，集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換器和基本信號(hào)調(diào)理功能的數(shù)據(jù)采集設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，就是通常所說的數(shù)據(jù)采集卡。

數(shù)據(jù)采集卡的選擇

數(shù)據(jù)采集卡按照****與計(jì)算機(jī)接口的連接方式 ，可分為：USB接口、PCI/PCIE接口、PXI/PXIE接口，RS232/485接口、NET以太網(wǎng)接口等，這些接口類型各有優(yōu)勢(shì)：

USB接口： 適合小規(guī)模的系統(tǒng)集成和實(shí)驗(yàn)室使用；

PCI/PCIE接口和PXI/PXIE接口 ：適合大規(guī)模的集成應(yīng)用；

NET以太網(wǎng)接口和RS232/485接口 ：適合遠(yuǎn)距離、分布式場(chǎng)景。

數(shù)據(jù)采集卡按照應(yīng)用領(lǐng)域可以分為：專業(yè)數(shù)據(jù)采集卡和通用數(shù)據(jù)采集卡 ，專業(yè)數(shù)據(jù)采集卡具有針對(duì)某種特定類型傳感器的信號(hào)調(diào)整電路，使得該數(shù)據(jù)采集卡與這些傳感器的連接更加便捷，比如熱電偶專用數(shù)據(jù)采集卡，會(huì)配置有高增益的放大器和冷端補(bǔ)償電路，像音頻振動(dòng)專業(yè)數(shù)據(jù)采集卡，會(huì)配置IEPE激勵(lì)源，但在專用數(shù)據(jù)采集卡上，想要連接其它類型的傳感器就會(huì)非常困難，所以使用更多的是通用數(shù)據(jù)采集卡，它的模擬輸入大多是電壓類型，量程為±10V或者±5V，很多通用數(shù)據(jù)采集卡會(huì)配置程控放大器，用來擴(kuò)大采集卡的應(yīng)用范圍。通用采集卡的應(yīng)用領(lǐng)域就比較廣泛了，比如我們常見的溫度測(cè)量常用的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻以及IC溫度傳感器，常見壓力用的應(yīng)變式壓力傳感器、壓阻傳感器等，聲音振動(dòng)測(cè)量常見的壓電陶瓷傳感器、壓電陶瓷傳感器、磁電式傳感器等。這些傳感器輸出的信號(hào)可以經(jīng)過變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)的0-5V,或者0-10V的模擬電壓信號(hào)接到采集卡采集。然后我們可以根據(jù)采集到的電壓信號(hào)，根據(jù)傳感器和變送器的系數(shù)關(guān)系，得到我們溫度，壓力，音頻振動(dòng)物理量的實(shí)際信號(hào)。

工業(yè)溫度采集測(cè)量

現(xiàn)代工業(yè)中最常用的溫度傳感器有四種：

1、熱電偶，因使用的金屬材料不同，熱電偶有多種類型，使用最廣泛的是K型熱電偶。

2、RTD（電阻溫度探測(cè)器），RTD導(dǎo)線為純材料，通常為鉑，鎳或銅，常見的型號(hào)有Pt100、Pt500、Pt1000、Cu50、Cu100等

3、熱敏電阻，又分為負(fù)溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻、正溫度系數(shù) (PTC) 熱敏電阻。

4、基于半導(dǎo)體的集成電路 (IC)，又分為模擬輸出溫度傳感器、數(shù)字輸出溫度傳感器。

以下四節(jié)將對(duì)工業(yè)常見的溫度傳感器進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)用講解。歡迎關(guān)注~

審核編輯 黃宇