数据采集增益和动态范围考虑因素

试图以太低的增益因数获取毫伏级信号就像试图从一百码外读取车牌一样。为了读取盘子，你需要某种放大倍率，也许是一副双筒望远镜。在数据采集领域，放大倍率转化为增益因子。

通过允许用户为每个要采集的通道选择一个增益因数，WinDaq® 数据采集软件使您能够利用数据采集设备的动态范围。选择合适的增益因数将为您采集的波形提供更准确、更高分辨率的表示形式。

本文讨论了增益因数和动态范围及其关系。本文提供了一些示例来说明选择合适的增益因数的重要性，以及如何为您的应用选择合适的增益因数。一个简短的过程将说明如何在WinDaq软件中更改增益因子。

增益因数和动态范围

增益因子只是增益增加的因子。动态范围是指数据采集设备的最大分辨率。增益因数的增加会导致分辨率的提高。分辨率的提高可以更详细地表示波形。查看图 1a 和 1b。图1a显示了增益因数为10的波形，图1b显示了增益因数为100的相同波形。

图1a --以增益因子10显示的波形。

图 1b-- 显示的相同波形，增益因子为 100。

当精度很重要时，适当的增益因数至关重要。对压力和/或流量的微小变化感兴趣的医学研究人员会发现，选择合适的增益因子对于看到这些变化至关重要。在工业中，适当的增益因数可能允许技术人员检测线路电压中的小异常，否则这些异常可能会被忽略。

我应该选择哪种增益因子？

默认情况下，任何DATAQ Instruments数据采集设备的增益因数都设置为“1”。增益因数“1”表示数据采集设备的最大满量程范围。最大满量程范围因您使用的设备而异（即，DI-710-UL的最大满量程范围为 ±10 伏，而DI-730的最大满量程范围为 ±1000 伏）。

随着增益因数的增加，满量程范围变窄。为确保您以最佳分辨率采集数据，请选择具有足够大的满量程范围的最高增益因数，以显示波形而不会产生削波。

增益、屏幕缩放和WinDaq软件

获取数据时的一个常见错误是混淆屏幕缩放和增益。尽管可以使用WinDaq软件更改通道的缩放比例以显示更好的结果，但分辨率保持不变。下面的图 2 显示了 DI-730 通道 1 和 2 上显示的相同波形。通道 1 设置为默认增益 1，使用屏幕缩放来显示波形。通道2的增益设置为100。通过从“缩放”菜单中选择“显示动态范围”（图 3），差异变得清晰。图4显示了每个通道上相对于动态范围的波形。如您所见，增益因数为1（满量程范围= ±1000V），实际使用的动态范围比例很小。

图 2 -- 增益因子为“1”时，屏幕缩放用于显示通道 1 上的波形。增益因数为“100”时，相同的波形显示在通道2上，无需屏幕缩放。

图 3 -- 从“缩放”菜单中选择“显示动态范围”，用户可以查看相对于器件满量程范围的波形。

图 4 -- 正如您在通道 1 上看到的，启用“显示动态范围”后，实际使用的动态范围比例非常小。增益因数为100时，通道2使用较大比例的动态范围。

使用屏幕缩放来显示波形等效于调高立体声音响的音量以拾取远处的广播电台。虽然声级会增加，但接收效果不会改善。

程序

使用以下过程更改WinDaq采集软件中的增益因子。

1. 通过单击要修改的频道的注释区域来选择一个频道。

图5

2. 在“编辑”菜单中，选择“频道设置”。

3. 从列表中选择一个增益因子。

图 6-- 从提供的列表中选择一个增益因数。

结论

使用WinDaq数据采集软件为每个通道选择增益因数的能力使您可以充分利用数据采集设备的动态范围。显示您采集的波形的清晰、准确表示的能力可能是忽略关键数据与忽略关键数据之间的区别。

审核编辑：郭婷