數據采集卡（DAQ卡）是一種專門用于將物理世界的模擬信號轉換為數字信號的硬件設備，其核心作用是連接傳感器與計算機系統，實現實時數據采集、傳輸和分析。具體特點如下：

一、核心功能模塊

模擬輸入（AI）?

接收傳感器輸出的電壓、電流等連續信號，例如溫度傳感器或壓力傳感器的信號。

模數轉換器（ADC）?

將模擬信號轉換為數字信號，其性能直接決定采集卡的精度（分辨率）和采樣速度。

數字輸入/輸出（DIO）?

用于控制外部設備或接收開關信號，例如觸發采集動作或傳輸狀態反饋。

計數器/定時器?

支持高頻脈沖計數、頻率測量及同步采集控制。

二、關鍵技術參數

采樣速率?：單位時間內的采樣次數（Hz），需滿足奈奎斯特定理的10倍以上要求以避免信號失真。

分辨率?：以bit表示，如12bit或16bit，決定信號變化的識別精度。

輸入范圍?：可處理的電壓范圍（如±10V），需匹配傳感器輸出信號強度。

三、典型應用場景

工業自動化?：生產線上的溫度、壓力監測與控制。

科學研究?：實驗室環境下的信號分析與實驗數據記錄。

醫療設備?：手術影像傳輸及生理信號采集。

環境監測?：氣象數據或污染指標的實時采集。

四、接口類型

支持USB、PCI、PCIe、以太網等多種總線接口，適配不同計算機系統需求。部分高端型號還具備非線性校準技術，可顯著降低信號諧波干擾，提升數據傳輸質量。

如何選購到心儀的數據采集卡？

以下是購買數據采集卡時需要重點關注的技術參數及選購策略，結合工業與科研應用需求綜合整理：

一、核心性能參數

采樣率?

決定每秒采集的數據點數，需滿足?奈奎斯特定理?（≥信號最高頻率2倍），振動監測等場景需≥1MS/s，激光通信等高動態場景則需≥5GS/s。例如采集100kHz信號時，采樣率需≥200kHz，實際工程中常取10倍（1MHz）以捕捉細節。

分辨率?

以ADC位數（如16bit、24bit）表示量化精度，直接影響信號微小變化的識別能力。±10V量程的16bit卡最小分辨率為0.3mV，而24bit可達0.6μV。半導體檢測等場景需≥18bit分辨率。

輸入范圍與量程?

需匹配傳感器輸出特性（如熱電偶±50mV，應變片±10V），避免信號溢出或分辨率浪費。支持可編程量程的采集卡適用場景更靈活。

二、擴展功能參數

通道數與同步性?

多通道設計需關注同步采樣誤差（如±1ns同步精度）及通道間隔離度（≥60dB）。雷達陣列檢測等場景需支持128通道同步采集。

觸發與同步機制?

支持外部觸發（TTL/光耦輸入）、硬件定時觸發等模式，時序控制精度需達微秒級。工業自動化場景常需多設備級聯觸發。

接口與帶寬?

PCIe 3.0 x8接口理論帶寬達8GB/s，適合高速數據流（如40MS/s多通道采集）

USB3.0適合便攜設備，但需注意實時性限制。

三、環境適應性指標

抗干擾能力?

工業級采集卡需滿足EN 55022 Class B電磁兼容標準，支持屏蔽電纜接入和差分輸入模式，抑制共模干擾。

工作溫度范圍?

寬溫型號（-40℃~85℃）適用冶金、航空航天等極端環境，普通實驗室場景選0℃~50℃即可。

四、選購策略

場景類型 參數優先級 典型配置示例

工業監測 通道同步性、抗干擾 24bit/128通道/±10V/1MS/s/CAN總線

實驗室研究 分辨率、軟件兼容性 18bit/8通道/LabVIEW支持/USB3.0

醫療設備 低噪聲、高精度 22bit/±5mV量程/光學隔離

五、易忽略的隱性參數

非線性誤差?

高端采集卡的非線性度可達0.001% FSR，低端產品可能達0.1%，影響長期測量穩定性。

校準周期?

內置自校準（如NI PXIe-4300）可減少溫漂影響，無自校準功能需定期返廠標定。

建議根據具體需求平衡參數：預算有限時，可犧牲采樣率換取分辨率；多通道應用優先保證同步精度而非單通道速度。