3.5 数据采集系统

在3.2节已讨论了智能仪器获取数据的过程，并给出了单路数据采集系统的构成。在实际中智能仪器的测量对象差别很大，且一台智能仪器通常要对多路信号进行实时测量。这里对多路数据采集系统的结构进行讨论。

如图3.33所示为多通道普通型数据采集系统框图。它通过多路开关MUX将各路模拟信号轮流送给采样/保持放大器和A/D转换器转换成数据信号。这种系统适用于多路输入的模拟信号的变化范围及变化快慢比较接近的情况。采样/保持及A/D转换可以合用硬件，节省成本。

图3.33 多通道普通型数据采集系统框图

对于测量过程中要求对所有的待测量进行同一时刻采集，以便可以进行分析比较的情况，则可以选择如图3.34所示的带采样/保持放大器的多通道共享A/D转换器的配置方案。当统一的保持控制信号发出后，各个输入信号在同一时刻的值被保持，然后利用多路开关轮流切换进行A/D转换。

当测量直流或低频信号时，采样/保持放大器可以省略。如图3.35所示是不带采样/保持放大器的多通道共享A/D转换器的数据采集系统，如果选用多通道输入的A/D转换器，则可以省略MUX。如果传感器或标准仪表的输入信号电压在A/D转换的范围时，放大器也可以省略。

图3.34 多路同步数据采集系统

图3.35 不带采样/保持放大器的多路同步数据采集系统

当智能仪器在测量现场时，放大器也可以共享，如图3.36所示。若各路传感器送来的模拟信号电压范围不同，可采用程控放大器控制放大器的增益。这种数据采集系统的优点是硬件开销最小，但软件处理比较复杂，所以相应的数据采集速度也比较慢，且各路传感器送来的信号变化范围不能相差太多。

图3.36 共享放大器的数据采集系统

若各路传感器送来的是差分信号，则多路模拟开关要选用双路同时开、断的芯片，如AD7052，后面的放大器也要选用程控仪用放大器。

数据采集系统的结构还有很多，要根据需要进行合理选取。随着集成电路技术的发展，现在已经把数据采集系统与微机系统集成在一个芯片上，构成专用的数据采集芯片。例如，ADIB60是美国模拟器件公司生产的智能化传感器接口芯片，它是集信号调理、数据采集、CPU为一体的接口芯片，可以直接从热电偶、热电阻、应变计、伏或毫伏级信号源中接收输入信号，执行激励、补偿、限幅和线性化工作，并通过串行口输出数据。