工業溫度采集原理及應用（一）數據采集卡的選擇

傳統數據采集和記錄方式

在計算機發明之前，人類通過度量衡工具及自身感官感受被測物的信息，然后用紙和筆記錄數據，但隨著科學研究的不斷深入和生產實踐的要求，要處理的數據量變得越來越多，需要測量的信息也更精確，所以傳統的數據采集和記錄方式遠遠不夠。

計算機和傳感器的發明

為了解決傳統的數據采集和記錄方式問題，人類發明了計算機和傳感器，計算機是一種用于高速計算的電子計算機器，它能夠自動、高速處理海量的數據，計算機的發明大大提升了人類的計算能力，但它只能處理0101這樣的電信號（二進制數字信號），而現實生活中大都是非電量的信號（像溫度、濕度、壓力、聲音、振動、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算機中，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裝置，能夠感受被測物的信息（各種物理量），并將感受到的信息按照一定的規律變換成電信號輸出，或其他所需形式的信息輸出（像頻率、脈沖信號），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，雖然非電量的信號已經用傳感器變換為電信號了，但是這些電信號怎樣才能進入計算機中呢？

數據采集卡的應運而生

答案就是模數轉換器，他可以將傳感器產生的電信號（輸出電壓即模擬信號）轉換為數字信號（0101二進制數值），從而傳遞到計算機當中，但完成這樣的任務，需要對模數轉換器進行電路設計、制板、焊接、編程、調試等一系列的工作才可以，為了降低使用門檻，一種使用通用計算機接口，集成了模數轉換器和基本信號調理功能的數據采集設備應運而生，就是通常所說的數據采集卡。

數據采集卡的選擇

數據采集卡按照****與計算機接口的連接方式 ，可分為：USB接口、PCI/PCIE接口、PXI/PXIE接口，RS232/485接口、NET以太網接口等，這些接口類型各有優勢：

USB接口： 適合小規模的系統集成和實驗室使用；

PCI/PCIE接口和PXI/PXIE接口 ：適合大規模的集成應用；

NET以太網接口和RS232/485接口 ：適合遠距離、分布式場景。

數據采集卡按照應用領域可以分為：專業數據采集卡和通用數據采集卡 ，專業數據采集卡具有針對某種特定類型傳感器的信號調整電路，使得該數據采集卡與這些傳感器的連接更加便捷，比如熱電偶專用數據采集卡，會配置有高增益的放大器和冷端補償電路，像音頻振動專業數據采集卡，會配置IEPE激勵源，但在專用數據采集卡上，想要連接其它類型的傳感器就會非常困難，所以使用更多的是通用數據采集卡，它的模擬輸入大多是電壓類型，量程為±10V或者±5V，很多通用數據采集卡會配置程控放大器，用來擴大采集卡的應用范圍。通用采集卡的應用領域就比較廣泛了，比如我們常見的溫度測量常用的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻以及IC溫度傳感器，常見壓力用的應變式壓力傳感器、壓阻傳感器等，聲音振動測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可以經過變送器輸出標準的0-5V,或者0-10V的模擬電壓信號接到采集卡采集。然后我們可以根據采集到的電壓信號，根據傳感器和變送器的系數關系，得到我們溫度，壓力，音頻振動物理量的實際信號。

工業溫度采集測量

現代工業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（電阻溫度探測器），RTD導線為純材料，通常為鉑，鎳或銅，常見的型號有Pt100、Pt500、Pt1000、Cu50、Cu100等

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

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

以下四節將對工業常見的溫度傳感器進行詳細的應用講解。歡迎關注~

審核編輯 黃宇