數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計算機的測量軟硬件產(chǎn)品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。

通常數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由三個部分組成：傳感器部分、數(shù)據(jù)采集儀部分和計算機(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)殡娦盘枴?

數(shù)據(jù)采集儀的作用是對所有的傳感器通道進行掃描，把掃描得到的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再根據(jù)傳感器特性對數(shù)據(jù)進行傳感器系數(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)傳送給計算機，也可將這些數(shù)據(jù)打印輸出、存入磁盤。

計算機部分包括主機、顯示器、存儲器、打印機、繪圖儀和鍵盤等。計算機的主要作用是作為整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制鼎，控制整個數(shù)據(jù)的采集過程。在采集過程中，通過數(shù)據(jù)采集程序的運行，計算機對數(shù)據(jù)采集儀進行控制。計算機還可以對數(shù)據(jù)進行計算處理，實時打印輸出、圖像顯示及存入磁盤。計算機的另外一個作用是在試驗結(jié)束后，對數(shù)據(jù)進行處理。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以對大量數(shù)據(jù)進行快速采集、處理、分析、判斷、報警、直讀、繪圖、儲存、試驗控制和人機對話等，還可以進行自動化數(shù)據(jù)采集和試驗控制，它的采樣速度可高達每秒幾萬個數(shù)據(jù)或更多。

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

(2)高速采集系統(tǒng)。圖1(b)所示為高速采集配置方案，在實時控制中對多個模擬信號的同時實時測量是很有必要的。

(3)分時采集系統(tǒng)。圖1(c)所示為分時采集方案，這種系統(tǒng)價格便宜，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MUX的精度要求很高，因為輸入的模擬量往往是微伏級的。這種系統(tǒng)每采樣一次便進行一次A/D轉(zhuǎn)換并送入內(nèi)存后方才對下一采樣點采樣。這樣，每個采樣點值間存在一個時差(幾十到幾百微秒)，使各通道采樣值在時軸上產(chǎn)生扭斜現(xiàn)象。輸入通道數(shù)越多，扭斜現(xiàn)象越嚴重，不適合采集高速變化的模擬量。

(4)差動結(jié)構(gòu)分時采集系統(tǒng)。在各輸入信號以一個公共點為參考點時，公共點可能與隊和ADC的參考點處于不同電位而引入干擾電壓U_N，從而造成測量誤差。采用如圖1(d)所示的差動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MUX并聯(lián)。

目前，國內(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。

(2)分散式系統(tǒng)

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

(3)小型專用系統(tǒng)

這種系統(tǒng)以單片機為核心，小型便攜，用途單一，操作方便，價格低，適用于現(xiàn)場試驗的測量。

(4)組成式系統(tǒng)

這是一種以數(shù)據(jù)采集儀和微型計算機為中心，按試驗要求進行配置組合成的系統(tǒng)，它適用性廣，價格便宜，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：

1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般都由計算機控制，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)計的靈活性。形成數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，可實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采

4)數(shù)據(jù)采集過程一般都具有實時的特性，實時的標準是能滿足實際需要；對于通用數(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)的體積越來越小，可靠性越來越高。

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)對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展起到了重要作用。