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從傳感器到數位信號：如何神奇地將實體變化轉化為數據？
在當今數位化的時代，數據成為了驅動各行各業的一項重要資源。而數據獲取，作為將實體世界的物理變化轉化為數位信號的關鍵過程，無疑是在這一過程中扮演了重要角色。
數據獲取系統（簡稱DAS、DAQ或DAU）通常將類比波形轉換為數位值，以供處理。
數據獲取系統的主要組成部分包括傳感器、信號調理電路、以及模擬到數字轉換器。傳感器的作用是將物理參數轉化為電信號，而信號調理電路則確保傳感器信號能以適合的形式轉換為數位值。這一系列的轉換，是使計算機能夠理解和處理這些來自於現實世界數據的重要步驟。
數據獲取的來源與系統
數據獲取的過程始於需要測量的物理現象或物理特性。這些特性可能包括溫度、振動、光強度、氣體壓力、流體流量和力等。無論要測量的物理性質是什么，都需要將其轉換為可由數據獲取系統采樣的統一形式，而這一任務由稱為傳感器的裝置來完成。
完整的數據獲取系統包含了DAQ硬體、傳感器和執行器、信號調理硬體，以及運行DAQ軟體的計算機。隨著技術的進步，現在的一些傳感器和數據獲取系統已經可以通過藍牙進行信號串流，這無疑提升了數據採集的便利性。
DAQ硬體
DAQ硬體是通常介於信號與計算機之間的中介。它可以是連接到計算機端口（如並行、串行、USB等）的模組，或是連接到PC主板插槽的卡 (如S-100 bus、ISA、PCI等)。DAQ卡通常包含多種組件，例如多路復用器、ADC（模擬到數字轉換器）、DAC（數字到模擬轉換器）等，這些都可通過微控制器進行存取。
DAQ設備驅動程序是使DAQ硬體與PC一起工作的必要條件，驅動程序執行低級寄存器的讀寫，並為開發用戶應用程序提供API。
DAQ軟體
專業的DAQ軟體通常隨DAQ硬體提供。構建大型數據獲取系統所用的軟體工具包括EPICS等。此外，Visual C++、Visual Basic、LabVIEW和MATLAB等編程環境也被廣泛用於構建DAQ應用程序。
在數據科學和傳感器技術迅速發展的背景下，DAQ系統的靈活性和適應性越來越受重視。
數據獲取的歷史
回顧數據獲取的歷史，1963年，IBM推出了專門化的數據獲取計算機，標誌著這項技術的起步。隨著技術的進步，1981年IBM推出了個人計算機，並提供了首個PC數據獲取產品，大大降低了進入門檻，讓更多的人能使用數據獲取技術來進行研究和實驗。
未來的展望
隨著物聯網技術的興起，數據獲取系統的作用將越來越重要。未來，這些系統可能不僅僅限於傳統的物理測量，而是將結合更多的智能化技術，實現更高效的數據處理和應用。
當我們回顧這個過程時，或許可以思考，數據獲取技術將如何改變我們日常生活的面貌？
