數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。

通常數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：傳感器部分、數(shù)據(jù)采集儀部分和計(jì)算機(jī)(控制與分析器)部分。

傳感器部分包括前面所提到的各種電測(cè)傳感器，它們的作用是感受各種物理變量，如力、線位移、角位移、應(yīng)變和溫度等，并把這些物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。

數(shù)據(jù)采集儀的作用是對(duì)所有的傳感器通道進(jìn)行掃描，把掃描得到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再根據(jù)傳感器特性對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳感器系數(shù)換算(如把電壓值換算成應(yīng)變或溫度等)，然后將這些數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，也可將這些數(shù)據(jù)打印輸出、存入磁盤。

計(jì)算機(jī)部分包括主機(jī)、顯示器、存儲(chǔ)器、打印機(jī)、繪圖儀和鍵盤等。計(jì)算機(jī)的主要作用是作為整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制鼎，控制整個(gè)數(shù)據(jù)的采集過程。在采集過程中，通過數(shù)據(jù)采集程序的運(yùn)行，計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，實(shí)時(shí)打印輸出、圖像顯示及存入磁盤。計(jì)算機(jī)的另外一個(gè)作用是在試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速采集、處理、分析、判斷、報(bào)警、直讀、繪圖、儲(chǔ)存、試驗(yàn)控制和人機(jī)對(duì)話等，還可以進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和試驗(yàn)控制，它的采樣速度可高達(dá)每秒幾萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)或更多。

(1)同時(shí)采集系統(tǒng)。圖1(a)所示為同時(shí)采集系統(tǒng)配置方案，可對(duì)各通道傳感器輸出量進(jìn)行同時(shí)采集和保持，然后分時(shí)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，可保證獲得各采樣點(diǎn)同一時(shí)刻的模擬量。

(2)高速采集系統(tǒng)。圖1(b)所示為高速采集配置方案，在實(shí)時(shí)控制中對(duì)多個(gè)模擬信號(hào)的同時(shí)實(shí)時(shí)測(cè)量是很有必要的。

(3)分時(shí)采集系統(tǒng)。圖1(c)所示為分時(shí)采集方案，這種系統(tǒng)價(jià)格便宜，具有通用性，傳感器與儀表放大器匹配靈活，有的已實(shí)現(xiàn)集成化，在高精度、高分辨率的系統(tǒng)中，可降低IA和ADC的成本，但對(duì)MUX的精度要求很高，因?yàn)檩斎氲哪M量往往是微伏級(jí)的。這種系統(tǒng)每采樣一次便進(jìn)行一次A/D轉(zhuǎn)換并送入內(nèi)存后方才對(duì)下一采樣點(diǎn)采樣。這樣，每個(gè)采樣點(diǎn)值間存在一個(gè)時(shí)差(幾十到幾百微秒)，使各通道采樣值在時(shí)軸上產(chǎn)生扭斜現(xiàn)象。輸入通道數(shù)越多，扭斜現(xiàn)象越嚴(yán)重，不適合采集高速變化的模擬量。

(4)差動(dòng)結(jié)構(gòu)分時(shí)采集系統(tǒng)。在各輸入信號(hào)以一個(gè)公共點(diǎn)為參考點(diǎn)時(shí)，公共點(diǎn)可能與隊(duì)和ADC的參考點(diǎn)處于不同電位而引入干擾電壓U_N，從而造成測(cè)量誤差。采用如圖1(d)所示的差動(dòng)配置方式可抑制共模干擾，其中MUX可采用雙輸出器件，也可用兩個(gè)MUX并聯(lián)。

目前，國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的種類很多，按其系統(tǒng)組成的模式大致可分為以下幾種。

(1)大型專用系統(tǒng)

將采集、分析和處理功能融為一體，具有專門化、多功能和高檔次的特點(diǎn)。

(2)分散式系統(tǒng)

由智能化前端機(jī)、主控計(jì)算機(jī)或微機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信及接口等組成，其特點(diǎn)是前端可靠近測(cè)點(diǎn)，消除了長(zhǎng)導(dǎo)線引起的誤差，并且穩(wěn)定性好、傳輸距離長(zhǎng)、通道多。

(3)小型專用系統(tǒng)

這種系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，小型便攜，用途單一，操作方便，價(jià)格低，適用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的測(cè)量。

(4)組成式系統(tǒng)

這是一種以數(shù)據(jù)采集儀和微型計(jì)算機(jī)為中心，按試驗(yàn)要求進(jìn)行配置組合成的系統(tǒng)，它適用性廣，價(jià)格便宜，是一種比較容易普及的形式。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有如下主要特點(diǎn)：

1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般都由計(jì)算機(jī)控制，使得數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和效率等大為提高，也節(jié)省了硬件投資。

2)軟件在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的作用越來(lái)越大，

3)數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理結(jié)合得日益緊密，集、處理到控制的全部工作。這增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。形成數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采

4)數(shù)據(jù)采集過程一般都具有實(shí)時(shí)的特性，實(shí)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)是能滿足實(shí)際需要；對(duì)于通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般希望有盡可能高的速度，以滿足更多的應(yīng)用環(huán)境。

5)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，電路集成度的提高，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的體積越來(lái)越小，可靠性越來(lái)越高。

6)總線在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，總線技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展起到了重要作用。