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在這篇文章中，我們將了解歷史數據采集，詳細描述它，您將：
了解數據采集是如何開始的以及它是如何發展的
了解幾十年來的關鍵DAQ技術
了解DAQ技術的現狀及其目前的使用方式
你準備好開始了嗎？我們走吧！
跳轉到分區
介紹
什么是數據采集系統
數據記錄器類型
第一批數據采集系統
條形圖記錄器的時代
過渡到磁帶記錄器
第一個基于PC的數據采集
紙張追逐-基于紙張的記錄器如何應對數字DAQ系統
當今十大數據采集公司
Dewesoft的完整歷史
介紹
大多數人都熟悉數據記錄的概念。如果你看過美國國家航空航天局早期的電影，你可能會看到成堆的紙質海圖記錄儀，無休止地流淌出曲折的線條。這是圖形視頻顯示之前的日子。紙是提供測量信號實時顯示的最簡單方法。
典型的紙質條形圖記錄儀典型的紙質帶狀圖記錄儀
你可能還見過EEG、EKG機器，也有紙質輸出，可以顯示和提交紙質醫療讀數，還有地震儀，可以畫線來表示地震數據。
在測試的早期，儀表的讀數必須手寫在紙上，然后離線分析結果。最終，這項技術允許將測量結果記錄在磁帶上，然后用鋼筆記錄在連續的圖表上。直到20世紀80年代，磁帶和紙質圖表記錄器一直是記錄科學數據的主要方法。
我們認為磁帶和圖表紙記錄器是當今數字數據采集設備的先驅。
另請閱讀：
模數轉換器（ADC）的歷史
什么是數據采集系統？
我們將數據采集系統定義為一種設備（DAS或DAQ設備），它將模擬電信號從物理現象轉換為數字域，然后在相關軟件的控制下利用計算機進行數據可視化、存儲和分析。
換句話說，DAQ將模擬波形轉換為數字數據。當模擬信號被轉換成數字數據時，它們可以很容易地被運行軟件的計算機操縱。
描述數據采集系統的常用術語包括：
DAS或DAQ——術語“數據采集”的常用縮寫。要了解有關數據采集的更多信息，請瀏覽文章“什么是數據采集-DAQ或DAS？”？
科學測量儀器-測量和記錄物理現象的儀器，如應變、壓力、振動、溫度等。
模擬信號-來自現實世界的物理現象，如電壓、電流、應變、壓力、振動、溫度等。
輸入和輸出-典型的現代數字數據采集系統有多個輸入和輸出。可以將輸入計數為單個通道，在該通道中可以讀取特定信號或數據。以類似的方式，輸出用于向其他設備或系統饋送數據。
導出信號-從兩個或多個其他特性（如力）導出的被測信號，其計算為質量乘以加速度的乘積。
信號調節器-電子前置放大器，提供傳感器和數據采集的A/D轉換器之間的接口。也稱為信號調節電路。在“什么是信號調節”指南中了解有關信號調節的更多信息。
查看Dewesoft的現代化數字數據采集系統
Dewesoft數據采集系統
數據記錄器類型
本文特別提到了為科學測量應用開發的數據記錄器，用于工業、航空航天、汽車和動力測試領域。其中包括以下基本類型：
數據記錄儀
條形圖記錄器
磁帶記錄器
光束示波器
數據采集系統
本文將重點介紹數據采集（DAQ）系統，盡管上面列出的其他類型的數據記錄器值得一提，當然也是數據采集歷史的一部分。
數據記錄儀
數據記錄器與DAQ系統的不同之處在于，它們的采樣率較慢，旨在記錄長時間內緩慢變化的數據——幾天、幾周、幾個月甚至幾年。此外，數據記錄器通常要小得多，成本更低，并且高度便攜。
了解有關數據記錄器的更多信息：
什么是數據記錄器？它做什么？
數據記錄器與數據采集系統的區別
條形圖記錄器
條形圖記錄器，有時也稱為示波記錄器，最初是基于移動筆，在移動圖表上跟蹤輸入信號。雖然比數據記錄器更快，但它們仍然受到筆在網格寬度紙張上來回移動的能力的限制。此帶寬筆在紙的網格寬度上來回移動的能力。該帶寬通常被限制為40至70Hz或每秒次。
因此，不管信號調節放大器傳感器的模擬帶寬如何，條形圖記錄器的帶寬都受到在給定寬度上來回移動筆的物理限制。圖表記錄器經常與基于計算機的DAQ系統并行使用，而DAQ系統原本缺乏實時顯示。
磁帶記錄器
磁帶錄像機（用于儀器儀表）提供的帶寬優于紙質條形圖錄像機，并且記錄時間長。但是，它們沒有實時數據顯示，除非在某些情況下有數字顯示。在具有實時顯示的DAQ系統出現之前，磁帶系統通常與條形圖記錄器并行使用。
光束示波器
光束示波器是一種紙圖記錄儀，帶寬約為5kHz，全刻度（約為當日典型筆式記錄儀的100倍）。最初的模型使用一個連接在檢流計上的小鏡子，將高強度光束對準感光紙。鏡子的微小質量與圖表驅動器的結合可以將紙張移動到每秒120英寸（3000毫米/秒），提供了高帶寬和令人印象深刻的時間軸分辨率。后來的型號用一個與紙張直接接觸的固定光纖陰極射線管代替了鏡子。
感光紙非常昂貴，暴露在環境光下會很快褪色。高圖表速度意味著測試持續時間極短。這些儀器旨在捕捉短時間事件，如美國宇航局在1960年代的火箭發射，以及廣泛的彈道事件。
霍尼韋爾Visicorder光學圖表記錄器霍尼韋爾·Visicorer型號1912，位于范登堡空軍基地。
圖片來自Wikimedia commons。約翰遜，SRA。Frederick V.相關名稱：Gill，Barry Lee，發射機/公共域
霍尼韋爾最初于1954年從Heiland公司購買了一系列測量儀器。這些產品最終成為Visicorder系列。基于Visicorder和其他測試和測量儀器的成功，霍尼韋爾創建了他們的測試儀器部門。
這個時代最著名的型號是霍尼韋爾Visicorder型號1858，一種18通道的型號，有8英寸寬（200毫米）的紙張。感光紙有100和200英尺卷（30和61米）。
摘自霍尼韋爾歷史。
第一批數據采集系統
美國計算機公司IBM在20世紀60年代早期開發了專門用于記錄科學數據的計算機。這始于IBM 7700數據采集系統，以及它的后繼者IBM 1800數據采集和控制系統。
IBM 7700數據采集系統
IBM 1800數據采集和控制系統
這早在個人計算機（PC）出現之前，所以這些系統都是大規模且非常昂貴的計算機，需要大量的編程和設置才能完成工作。但它們確實代表了數據記錄的巨大進步，并直接導致了今天基于PC的數據采集系統。
由于其規模、規模和成本，這些IBM數據采集系統主要由政府和大型政府承包商使用，包括NASA、各軍事部門及其承包商。
紙帶圖表記錄器的時代
對于大多數數據記錄和監控應用，圖表記錄器和磁帶記錄器是主要的產品。20世紀60年代，最著名的紙質海圖記錄儀制造商是Brush，后來成為Brush/Clevite，最后是Gould，股份有限公司。
也被稱為示波記錄儀，這些紙圖表記錄儀最典型的是其加壓墨水系統，其中移動的手寫筆將墨水注入粘土紙表面的一層薄薄的蠟下。在基于墨水的系統中，實際上在所有條形圖技術中，Gould Electronics（后來更名為Gould Instrument systems）是明顯的領導者。
早期的GOULD BRUSH 220條形圖記錄器
古爾德（原名Brush-Clevite）在20世紀60年代至80年代被認為是紙質錄音機的“凱迪拉克品牌”。他們在研發上投入巨資，并獲得了多項重要創新的專利，其中包括Metrisite®非接觸伺服環路系統，該系統提高了精度和線性度。古爾德后來在其產品線中加入了熱敏紙，以與生產成本較低的系統的公司競爭。
1959年的Brush Instruments（后來的古爾德儀器）廣告
在20世紀90年代，“新貴”品牌渡邊（后來改名為“Graphtec Corporation”）讓古爾德黯然失色，這是一家日本制造商進入市場的熱陣列筆型號比Gould的產品便宜得多，而且制造得非常好和可靠。盡管用熱敏筆制作的錄音缺少古爾德的加壓墨水系統的無與倫比的吸引力，但它們的維護卻少得多，從而節省了時間和金錢。
早期示波器紙記錄儀的另一個重要制造商是Sanborn，后來被惠普收購。該公司最著名的是其熱系統，該系統使用加熱的手寫筆和熱敏紙在移動的紙張上劃線。
20世紀80年代的另一個新貴是Astro Med，一家總部位于羅德島的OEM記錄器制造商，主要用于醫療應用。他們為一般市場推出了自己的終端用戶模型，并與古爾德和格拉威德在示波器市場競爭，取得了一些成功。
Astromed MT95000記錄儀是一款8通道記錄儀，具有300 dpi的激光質量寫入、20kHz的頻率響應、自動自校準（可追溯至NBS）、200kHz的數據捕獲AstromedMT95000記錄器是一款具有300 dpi20kHz頻率響應、自校準（可以追溯至NBS）、200kHz的數據采集的8通道記錄器
增加帶寬
盡管對移動筆系統進行了所有改進，但由于筆（又名“觸筆”）本身的質量，它們仍然面臨固有的帶寬限制。許多數據采集應用需要更高帶寬的解決方案。
這導致了光束示波器（LBO）的發展，如霍尼韋爾公司的1858 Visicorder。這些系統使用電流計快速移動鏡子，將光束對準光敏紙。鏡子和高速紙馬達的質量非常低，可以實現非常高的帶寬。缺點是光敏紙的成本非常高，并且在暴露于環境光時容易褪色。
霍尼韋爾1858 Visicorder光束示波器
過渡到磁帶記錄器
磁帶錄音機的優點是比包括LBO在內的紙質錄音機的帶寬高得多，但它們的缺點是沒有圖形顯示。磁帶錄音機也可以長時間運行。
從20世紀60年代到80年代，FM（調頻）磁帶錄音機一直是記錄大量數據的最佳方式。盡管越來越多地被基于PC的數據采集系統所取代，但它們仍在使用。
安裝在NASA遙測處理站的磁帶記錄器
在美國國家航空航天局（NASA）在20世紀60年代所代表的任務關鍵型應用中，磁帶錄音機和紙質圖表錄音機與IBM 7700和1800等大型計算機系統一起并行使用，以提供每個系統的最佳質量。
安裝在美國宇航局遙測處理站的磁帶記錄器安裝在美國航天局遙測處理站內的磁帶記錄器
這些前體技術在整個1970年代和1980年代繼續發展。最大的技術進步是用為傳真機發明的熱陣列打印頭取代了移動式手寫筆。
這大大增加了帶寬，無需來回移動筆。它需要添加一個微控制器并將數據數字化，以便將其發送到打印頭，這導致了許多附帶的增強，例如將文本和其他元素打印到紙上的能力。
第一家在紙記錄器中成功使用打印頭的公司是Gould。之后是渡邊（后來被稱為Graphtec和Western Graphtecs）和Astro Med，Inc.（今天被稱為Astro Nova，Inc.）等。
第一個基于PC的數據采集
到20世紀80年代中期，美國國家儀器公司（National Instruments Corporation）開始銷售基本組件，如GPIB數據采集卡和模數轉換器板（DAQ板），這些組件可以安裝在低成本的個人計算機上。
除了將PC用作數據采集平臺這一關鍵突破之外，該系統最重要的組成部分是1986年為Macintosh個人計算機平臺發布的名為LabVIEW的軟件程序。
運行National Instrument的LabView編程環境的Macintosh計算機
使用LabVIEW，工程師可以使用圖形編程環境來開發自己的數據采集系統（DAQ系統），該系統具有各種內置功能，用于數據處理、分析和計算機監視器上的實時顯示。
來自國家儀器的LabView編程環境LabView編程 |
