数据采集 (DAQ) 指的是测量电压、电流、温度、压力、声音或运动等电气或物理参数的过程。为了分析和存储相关信号以供后续处理，我们必须将这些信号转换为数字数据。对科学研究、工业自动化、环境监测和医疗诊断等众多应用而言，DAQ 系统都是其不可或缺的组成部分。
数据采集在各个领域的多样化应用
数据采集在众多领域发挥着重要作用，使得工作人员能够针对各种物理和电气现象进行精确的测量和分析：
- 在科研领域：数据采集不仅是探究温度波动、压力变化和运动等物理现象时不可或缺的技术，而且对于需要监测心率和血压等关键健康指标的医学研究也有着至关重要的意义。
- 在工业自动化领域：对该领域而言，数据采集是监控整个制造过程所必不可少的一个环节。化工厂可以利用数据采集来评估温度和压力等关键因素，并监督机器人装配线的运行情况，从而达到简化工业化运作的目的。
- 在环境监测领域：这项技术堪称环保工作的重要伙伴。数据采集有助于跟踪空气质量、湿度和温度等重要环境指标，并可在评估工业设施排放和分析江河湖泊水质的过程中发挥重要作用。
- 在航空航天和国防领域：数据采集能够有效地管理和监控航空航天和国防应用领域的复杂系统。该技术可帮助工作人员评估飞机引擎的性能，或是实时监测防御装备中的温度和压力等各项参数。
- 在医疗诊断领域：在医疗保健领域，工作人员可利用数据采集技术来记录心电图、脑电图和肌电图读数等重要的生理数据。这项功能对外科手术和诊断性测试而言尤其重要。
总而言之，数据采集对许多行业都有很强的实用意义，尤其适用于那些要求执行详尽、准确且可靠的数据收集与分析的应用。无论是推动科学研究；优化工业流程；保护环境；确保汽车、航空航天与国防领域的安全还是为医疗诊断提供辅助支持，数据采集技术都是其中不可或缺的一个元素。
什么是 DAQ 系统？
DAQ（数据采集）系统指的是一套旨在利用各类传感器测量和收集数据的组件和设备。该系统需要将物理信号或电信号转换成数字数据，以便进行进一步的分析和处理。
DAQ 系统通常包含以下三个主要部分：
- 传感器：该设备可将温度、压力或电压等物理信号或电信号转换成可以测量的数量。
- 信号调理电路：该电路可对传感器采集的数据进行放大、滤波或数字化处理，从而提升其质量和精度。
- 数据采集设备：该设备可对调理后的信号进行采样和数字化处理，然后将其发送到计算机或是其他处理单元进行分析和存储。数据采集设备既可以是独立单元，也可以是与计算机的 PCI 或 USB 端口相连接的插件卡。
目前 DAQ 系统已广泛应用于科学研究、工业自动化、环境监测、航空航天、国防以及医疗诊断等多个应用领域。该系统能够帮助研究人员、工程师和技术人员准确、高效地收集和分析数据，从而在测量、分析和控制各种物理或电气现象的过程中发挥着至关重要的作用。
如何选择数据采集系统
所选择的数据采集 (DAQ) 系统是否合适，关系到我们能否在实施各种应用的过程中获取到精确、可靠的测量数据。DAQ 系统是否有效取决于它能否精准满足特定的测量要求，其中包括如下几个关键考量因素：
- 精度和分辨率：精度是 DAQ 系统有效性的核心指标，它在很大程度上要取决于模拟-数字转换器 (ADC) 的分辨率和参考电压的稳定性。为了获得更加精确的测量数据，请选择 ADC 分辨率较高且参考电压稳定的系统。
- 采样率：对于需要处理快速变化信号的应用，该项参数具有至关重要的意义；较高的采样率是实现高速数据采集和系统动态控制必不可少的元素。
- 信号调理：信号调理指的是对各种传感器采集到的信号进行放大、滤波或数字化处理，从而达到提升信号质量和精度的目的。强大的信号调理能力能够极大地帮助系统适应热电偶、应变计和加速度计等不同类型的传感器。
- 软件的兼容性与功能性：应确保为 DAQ 系统配备使用简便、包含有效的数据可视化工具且支持多种编程语言的软件。兼容 Windows、Linux 或 Mac OS 等多种操作系统能够有效提升系统的多功能性。
- 通道数量：应考虑到系统能够支持的通道数量。较高的通道数量有助于提升系统在处理多种信号时的灵活性和可扩展性。
- 环境适应性：请评估系统在您特定的应用环境状况下运行的能力。
- 预算限制：请评估总成本，其中应涵盖购置系统或设备的成本以及额外添置各类配件或软件的费用。
对上述内容进行仔细考量，有助于选出一个不仅符合您的具体需求，而且能够在性能、多功能性和预算之间实现平衡的 DAQ 系统。该方法可以保证所选系统能够快捷有效地完成所需的数据采集任务。
利用 DAQ 系统辅助工程决策
DAQ 系统能够捕获并记录来自各种传感器的数据，从而在监测物理或电气现象的过程中发挥至关重要的作用。该系统可利用丰富详实的数据帮助工程师获得深刻的见解，使其能够在以下领域做出更加明智的决策：
- 趋势与模式分析：工程师可使用 DAQ 系统来确定温度或压力等参数的趋势，从而及早发现可能存在的问题。
- 故障检测与诊断：通过分析 DAQ 系统中的数据，工程师可以精准确定存在于各个系统中的故障，并找出无法正常工作的组件或传感器。
- 性能优化：DAQ 数据可以帮助工程师识别低效环节、指导其优化系统性能并提高生产效率。
- 预测性维护：用户可通过分析数据趋势来预测维护需求，从而有效防止系统发生故障。
- 质量控制：在制造行业，DAQ 系统能够检测出一切与所需规格不符的情况，这对于确保产品质量有着十分重要的意义。
利用先进技术提升数据采集性能
融合先进校准技术
如今数据采集系统的出色性能在很大程度上要归功于采用了三阶多项式的先进自校准技术。这种创新型运行方式可根据预定的输入信号自动调整校准系数，从而能够极大地提升测量精度。这种精度对于航空航天、国防和汽车等需要确保数据采集精度的行业而言是必不可少的。
隔离对测量精度的重要性
在确保 DAQ 系统精度和可靠性的过程中，隔离扮演着十分重要的角色。隔离指的是为测量电路提供屏蔽措施，从而避免测量结果因电气噪声和电压差异等原因而失真。为了确保所收集数据的完整性，我们必须在高电压环境中或是容易受到电气干扰的区域内应用电隔离或磁隔离等隔离技术。
先进的隔离技术有助于获得可靠的测量结果
保证测量结果的完整性是数据采集的一项基本要求。DAQ 系统通常会利用先进的隔离方法来保护敏感的测量组件，以抵御外部的电气干扰。该系统可通过构建物理或电磁屏障来防止噪声或电压波动影响数据的精度，因此对于电磁干扰较强或电气条件不稳定的环境具有至关重要的意义。
利用信号流和远程监控
信号流和远程监控是 DAQ 领域所取得的两大突破性进展。高速信号流可帮助系统实时捕获并分析数据，是不断变化且要求严格的测试环境所必不可少的一项功能。此外，远程监控功能还可帮助操作员实现远程的数据管理和可视化，从而在涉及持续监控的复杂系统中有效提升操作的灵活性与效率。
Keithley DAQ 系统功能概览
Keithley Instruments 可提供一系列先进的数据采集系统；这些系统以其精准的测量能力、快捷的扫描性能以及丰富的设置选项而闻名于世。这些系统旨在满足科研和工业自动化等领域的各种测量和分析需求。
Keithley DAQ6510：功能丰富的数据采集系统
Keithley DAQ6510 将一系列基本功能整合到了一个独立、可靠的单元之内，从而成为了多功能数据采集系统的代名词。该系统能够满足各类测量需求，其显著特点包括：
- 高精度万用表：可以精确测量各项电气参数。
- 快速扫描功能：可确保快速收集数据。
- 数字化功能：可将模拟信号转换为数字格式。
- 集成式数据记录器：可以高效地记录和存储数据。
- 测量领域广泛：能够测量电压、电流、电阻、电容、温度和频率等参数。
- 支持多个通道：可同时支持 80 个通道，非常适合大规模数据采集。
- 出色的扫描速率：扫描速率可达 1 MS/s，可有效简化数据收集过程。
Keithley DAQ6510 具有增强型连接功能，可与多种系统无缝集成，专门适用于需要全面收集多样化数据的应用场景。该产品支持多个通道且能够保持较高的扫描速率，因而成为了执行大规模数据采集任务的首选。
Keithley DMM7510：具有实时采样功能的数字万用表
Keithley DMM7510 将高精度数字万用表的功能与实时采样示波器进行了融合。其主要特性包括：
- 简单易用的界面
- 支持测量电压、电流、电阻、电容和温度
- 配有 20 个通道
- 该设备的采样率可达 1 MS/s，非常适合需要详尽、快速地测量多个参数的应用
Keithley DMM6500：多功能台式/系统数字万用
DMM6500 61⁄2 位台式/系统数字万用表是 Keithley 旗下的另一款核心产品。该万用表特别适合需要执行高速测量和跟踪多项参数的应用。产品具有极佳的灵活性，既可以作为独立仪器使用，又可以作为组件集成到更大的 DAQ 系统中。其主要特性包括：
- 支持测量电压、电流、电阻等参数
- 最多支持 10 个通道
- 采样率高达 10 MS/s
Keithley Instruments 推出的每个系统都有其独特的优势，使您能够根据各类应用的具体情况执行高效、精确的数据采集。
何以选择 Keithley DAQ 系统？
精度高：Keithley Instruments 的 DAQ 系统采用了高分辨率 ADC、参考电压稳定的系统和高质量信号调理电路等高精度组件，可以确保测量结果精准无误。
支持高速扫描：Keithley Instruments 的 DAQ 系统支持高速扫描，可实现快速的数据采集与分析。这种特性使其非常适合需要用到实时监测与控制的应用。
配置灵活：Keithley Instruments 的 DAQ 系统设计灵活且支持配置，因此用户可根据自身测量需求对系统进行自定义设置。具体设置包括是否支持各种传感器类型、输入/输出配置以及信号调理选项。
软件简单易用：Keithley Instruments 的 DAQ 系统配备了使用简便、包含数据可视化工具且支持多种编程语言的软件。这使得用户能够轻松地控制和分析系统中的数据。
行业领先的支持服务：众所周知，Keithley Instruments 能够提供行业领先的支持服务，其中包括全面的文档、技术支持以及培训计划。这些支持服务可确保用户能够充分利用自己的 DAQ 系统，使之达到最佳的性能表现。
总而言之，Keithley Instruments 旗下的 DAQ 系统在精度、速度、灵活性和易用性等方面均处于业内领先地位。Keithley Instruments 的 DAQ 系统适合多种用途，例如各个行业的研究、自动化和数据收集应用等等。用户可通过不同方式来设置其功能强大的部件，并通过简单易用的软件轻松完成航空航天和国防领域的数据采集和分析工作。
DAQ 系统在汽车电芯测试中的应用
最近几年新能源汽车的快速发展，带动了动力电池产业的飞速发展。动力电池由电芯（Cell）-->模组（Module）-->包（pack）组成而来。
电芯作为动力电池的最小单位，也是电能存储单元，它必须要有较高的能量密度，以尽可能多的存储电能，使电动汽车拥有更远的续航里程。除此之外，电芯的寿命也是最为关键的因素，任何一颗电芯的损坏，都会导致整个电池包的损坏。因此，在电芯生产过程中，必须进行相关测试，以更好地保障动力电池的品质。
此类设备对于电芯一般是大于100CH的系统设备，在生产过程中，需要定期对设备充放电的电压、电流进行校准，校准的标准仪器需至少是6½的数字万用表。
DMM6500多通道测量示意图
DMM6500是6½的DMM，电压精度为1mV，电流精度为0.5mA，适合用于电芯校准，此外，还可以选择电压精度更高的DMM7510（0.1mV）。
电芯OCV测试机的单体电池开路电压、交流内阻、壳体电压测试是电池生产制程重要的一环，需达到0.1mV的OCV精度和1mV的壳体电压精度要求。DMM7510可以全面满足这一环节的技术要求。
DMM7510嵌入电芯OCV测试设备的示意图
依据电池行业生产工艺流程，在电池生产后段会集中对电池做档位分级，分档机能自动完成来料电池扫码，将生产完成的电池依据特定规则挑选分级。DMM7510的高精度及稳定性是保证电池分档一致的重要工具。
DMM7510嵌入电芯分组、分档及配组设备的示意图
总结
在多样化的现代技术格局之下，数据采集 (DAQ) 悄然成为了各个领域必不可少的工具。如今我们无论是要获得精确的科研测量结果、优化工业流程、维护环境完整性还是要推动医疗诊断领域的发展，DAQ 系统都无疑成为了其中不可或缺的一环。其先进的校准功能、强大的隔离技术以及信号流和远程监控等创新特性，都是其出色的多功能性与适应性的最好体现。随着人们逐渐需要收集准确、可靠的数据，DAQ 系统在推动明智决策和技术进步方面的重要性开始日益凸显。
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