数据采集卡是工业自动化、科研实验、医疗设备及消费电子等领域的关键设备。它通过传感器将各类物理量转换为电信号,并传输至计算机进行分析处理。由于不同传感器输出的信号类型各异,数据采集卡的性能参数(如采样率、分辨率、输入范围等)直接影响其适用场景。根据信号类型可作如下分类:
1、机械与运动信号
力/压力/重量
使用传感器类型:应变片、压电传感器、力敏电阻等。
输出信号类型:mV级电压或电荷信号。
振动/加速度
使用传感器类型:加速度计、MEMS加速度传感器、压电式加速度传感器等。
输出信号类型:模拟电压或数字信号。
补充:MEMS加速度传感器和压电式加速度传感器的区别:
若:需要静态测量、低功耗、小尺寸、低成本(如消费电子、物联网设备)。选MEMS加速度传感器。
若:需高频振动分析、高冲击测量、高温环境(如工业预测性维护、航空航天测试)。选压电式加速度传感器。
MEMS 不是不能测动态加速度(通常无法精确测量 >1-2 kHz (消费级) 或 >5-10 kHz (高端工业级) 的高频振动。),选择取决于你需要测量的动态加速度的“具体特征”(频率多高?幅度多大?信号多微弱?)。 对于大多数消费电子、汽车安全、物联网(IoT)和基础工业应用中的动态测量,MEMS 是理想选择(成本、尺寸、功耗、集成度优势)。对于要求苛刻的振动分析、状态监测和冲击测试,压电式仍是首选。
位移/位置
使用传感器类型:LVDT、编码器、激光测距仪等。
输出信号类型:调制电压、正交脉冲(增量式编码器)。
2、温度与热学信号
接触式温度
使用传感器类型:热电偶、RTD、热敏电阻。
输出信号类型:低电压(需冷端补偿)或电阻值。
非接触式温度
使用传感器类型:红外热电堆、热成像仪。
输出信号类型:模拟电压或数字信号。
3、光学与电磁信号
光强/光谱
使用传感器类型:光电二极管、光电池、光谱仪等。
输出信号类型:nA~mA级光电流或电压信号。
电磁场
使用传感器类型:霍尔传感器、电场探头等。
输出信号类型:mV级差分电压或高频信号。
4、化学与环境信号
气体浓度
使用传感器类型:电化学传感器(如CO₂、O₂)、MOS气体传感器。
输出信号类型:μA级电流或电阻变化(需偏置电压)。
pH/离子浓度
使用传感器类型:pH电极、导电率探头。
输出信号类型:高阻抗电压(pH电极,需>1GΩ输入阻抗)。
5、生物与医疗信号
生物电
使用传感器类型:ECG、EEG电极。
输出信号类型:μV级差分电压(需高共模抑制比)。
血氧/脉搏
使用传感器类型:光电脉搏传感器。
输出信号类型:调制光信号。
6、声学与超声波信号
声音/噪声
使用传感器类型:麦克风。
输出信号类型:mV级交流信号。
超声波
使用传感器类型:压电换能器。
输出信号类型:高频脉冲(一般需要40kHz~1MHz)。
7、特殊工业信号
流量/流速
使用传感器类型:涡轮流量计、超声波流量计等。
扭矩/转速
使用传感器类型:扭矩传感器、磁编码器等。
不同传感器的接口需求和适用场景各异。选择时,只需根据自身需求和场景匹配即可,数据采集卡的选择同样如此。