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データ収集 (DAQ) とは、 センサーやその他のテスト対象機器などのアナログおよびデジタルのテスト対象ユニットから非電力または電力信号を自動的に収集し、 それらをホスト コンピューターに送信して分析および処理することを指します。

データ収集システムは、コンピュータまたはその他の専用テスト プラットフォームに基づく測定ソフトウェアとハ​​ードウェア製品を組み合わせたもので、 柔軟なユーザー定義の測定システムを実現します。

データ収集 - 原則

コンピュータが広く普及している今日、データ収集の重要性は非常に重要です。それはコンピュータと外部の物理世界との間の橋渡しです。 さまざまな種類の信号の取得のしやすさは大きく異なります。また、実際の収集時にノイズが発生してトラブルが発生する場合もあります。

データを収集する際には、注意すべき基本原則がいくつかあり、解決すべきより現実的な問題もあります。
サンプリング周波数、アンチエイリアシング フィルター、サンプル数 アナログ信号 x(t) が Δt 時間ごとにサンプリングされると仮定します。
時間間隔 Δt は、サンプリング間隔またはサンプリング周期と呼ばれます。
その逆数 1/Δt はサンプリング周波数と呼ばれ、単位はサンプル/秒です。
t=0、Δt、2Δt、3Δt...など、x(t)の値をサンプリング値と呼びます。
x(0)、x(Δt)、x(2Δt) はすべてサンプル値です。

サンプリング定理によれば、最小サンプリング周波数は信号周波数の 2 倍でなければなりません。
逆に、サンプリング周波数が指定されている場合、歪みなく信号を正しく表示できる最大周波数はナイキスト周波数と呼ばれ、サンプリング周波数の半分です。
信号にナイキスト周波数より高い周波数の成分が含まれている場合、信号は DC とナイキスト周波数の間で歪みます。

サンプル レートが低すぎると、復元された信号の周波数が元の信号とは異なって見えることになります。
この信号の歪みはエイリアシングと呼ばれます。
結果として生じる混合偏差 (エイリアス周波数) は、入力信号の周波数とサンプリング レートの最も近い整数倍との差の絶対値です。

サンプリングの結果は、ナイキスト周波数 (fs/2=50Hz) より下の信号が正しくサンプリングできることになります。
50HZ を超える周波数の信号成分は、サンプリング時に歪みます。
歪み周波数 F2、F3、F4 はそれぞれ 30、40、10Hz で生成されました。
ミキシング偏差の計算式は次のとおりです:
ミキシング偏差 = ABS (サンプリング周波数の最も近い整数倍 - 入力周波数)

ここで、ABS は「絶対値」を表します。 この状況を回避するために、通常は信号が収集されます (A/ D) 以前は、ナイキスト周波数を超える信号成分を除去するためにローパス フィルターが使用されていました。
このフィルタはアンチエイリアシングフィルタと呼ばれます。 サンプリング周波数はどのように設定すればよいでしょうか。おそらく、最初にキャプチャ カードがサポートする最大周波数を考慮する必要があるかもしれません。
ただし、非常に高いサンプルレートを長期間使用すると、メモリが不足したり、ハードドライブが遅すぎてデータを保存できなくなる可能性があります。
理論的には、サンプリング周波数を収集した信号の最高周波数成分の 2倍に設定すれば十分ですが、実際のプロジェクトでは 5～10倍が使用され、波形をより適切に復元するために場合によってはそれ以上の周波数が使用されます。

通常、信号取得後に FFT などの適切な信号処理を行う必要があります。
サンプル数についても要件があり、一般に信号 1周期分のデータサンプルを提供することはできず、5～10周期、またはそれ以上のサンプルが必要です。
また、提供されるサンプルの合計数がサイクル全体の数であることを願っています。
ここで別の問題が発生します。
サンプリングされている信号の周波数がわからない、または正確にわかっていないため、サンプリング レートが必ずしも信号周波数の整数倍であるとは限らないだけでなく、サンプリング レートが提供されることも保証されていません。
サンプルのサイクル全体の数。必要なのは、時系列の離散関数 x(n) とサンプリング周波数だけです。これが測定と分析の唯一の基礎です。
データ収集カード、データ収集モジュール、データ収集機器などはすべてデータ収集ツールです。

＊詳細はお気軽にお問い合わせください。