數據采集是對測量現實世界物理條件的信號進行采樣，并將所得樣本轉換為可由計算機操作的數字數值的過程。數據采集系統，縮寫為DAS、DAQ或DAU，通常將模擬波形轉換成數字值進行處理。數據采集系統的組成部分包括。傳感器，將物理參數轉換為電信號。信號調節電路，將傳感器信號轉換為可轉換為數字值的形式。模數轉換器，將經過調節的傳感器信號轉換為數字值。數據采集應用通常由使用各種通用編程語言開發的軟件程序控制，如匯編、BASIC、C、C++、Fortran、Java、LabVIEW、Lisp、Pascal等等。獨立的數據采集系統通常被稱為數據記錄器。也有一些開源軟件包提供所有必要的工具，從不同的，通常是特定的硬件設備中獲取數據。這些工具來自科學界，復雜的實驗需要快速、靈活和適應性強的軟件。這些軟件包通常是定制的，但更多的通用DAQ軟件包，如xxx集成數據采集系統，可以很容易地進行定制，并在一些物理實驗中使用。

1963年，IBM生產了專門用于數據采集的計算機。其中包括IBM7700數據采集系統，以及它的繼任者IBM1800數據采集和控制系統。這些昂貴的專用系統在1974年被Tecmar/ScientificSolutionsInc.生產的通用S-100計算機和數據采集卡所超越。1981年，IBM推出了IBM個人電腦，ScientificSolutions推出了xxx批PC數據采集產品。

來源和系統數據采集從要測量的物理現象或物理特性開始。這方面的例子包括溫度、振動、光強度、氣體壓力、流體流動和力。無論要測量的物理屬性的類型如何，要測量的物理狀態必須首先被轉換為可以被數據采集系統采樣的統一形式。執行這種轉換的任務落在被稱為傳感器的設備上。數據采集系統是一個軟件和硬件的集合，允許人們測量或控制現實世界中某物的物理特性。一個完整的數據采集系統包括DAQ硬件、傳感器和執行器、信號調節硬件和運行DAQ軟件的計算機。如果需要計時（如事件模式的DAQ系統），則需要一個單獨的補償分布式計時系統。傳感器是換能器的一種，是將物理特性轉換為相應電信號的裝置（如應變儀、熱敏電阻）。一個測量不同屬性的采集系統取決于適合檢測這些屬性的傳感器。如果來自傳感器的信號不適合正在使用的DAQ硬件，可能需要進行信號調節。在大多數情況下，信號可能需要被過濾、塑形或放大。其他各種信號調節的例子可能是電橋完成，向傳感器提供電流或電壓激勵，隔離，和線性化。出于傳輸的目的，更容易受到噪聲影響的單端模擬信號可以被轉換為差分信號。一旦數字化，信號可以被編碼以減少和糾正傳輸錯誤。

DAQ硬件通常是信號和PC之間的接口。它可以是可以連接到計算機端口（并行、串行、USB等）的模塊形式，也可以是連接到PC主板上的插槽（S-100總線、AppleBus、ISA、MCA、PCI、PCI-E等）或模塊箱（CAMAC、NIM、VME）的卡。

有時需要適配器，在這種情況下，可以使用外部分線盒。DAQ卡通常包含多個組件（多路復用器、ADC、DAC、TTL-IO、高速定時器、RAM）。這些都可以通過總線由微控制器訪問，微控制器可以運行小程序。控制器比硬接線的邏輯更靈活，但又比CPU便宜，所以允許用簡單的輪詢循環來阻止它。例如：等待觸發器，啟動ADC，查詢時間，等待ADC完成，將數值移到RAM，切換多路復用器，獲得TTL輸入，讓DAC進行電壓斜坡。今天，一些傳感器和數據采集系統的信號可以通過藍牙進行流式傳輸。

DAQ設備驅動是DAQ硬件與PC協同工作所需要的。設備驅動程序在硬件上執行低級別的寄存器寫入和讀取，同時在各種程序中為開發用戶應用程序暴露API。