數據采集器工作原理是什么？

發布日期：2016-07-27??瀏覽次數：4715

在計算機廣泛應用的今天，數據采集的重要性是十分顯著的。它是計算機與外部物理世界連接的橋梁。又分為條碼數據采集器、無線數據采集器等等，各種類型信號采集的難易程度差別很大。實際采集時，噪聲也可能帶來一些麻煩。雖然數據采集已經普及，但很多人并不知道其工作原理，今天就來為大家科普一下數據采集器工作原理。

采樣頻率、抗混疊濾波器和樣本數

假設現在對一個模擬信號 x(t) 每隔Δt時間采樣一次。時間間隔Δt被稱為采樣間隔或者采樣周期。它的倒數 1/Δt被稱為采樣頻率，單位是采樣數/每秒。t="0", Δt,2 Δt,3 Δt ...... 等等，x(t) 的數值就被稱為采樣值。所有x(0),xΔt),x(2Δt)都是采樣值。下圖顯示了一個模擬信號和它采樣后的采樣值。樣間隔是Δt，注意，采樣點在時域上是分散的。

模擬信號和采樣顯示

這個數列被稱為信號x(t)的數字化顯示或者采樣顯示。注意這個數列中僅僅用下標變量編制索引，而不含有任何關于采樣率(或Δt)的信息。所以如果只知道該信號的采樣值，并不能知道它的采樣率，缺少了時間尺度，也不可能知道信號x(t)的頻率。根據采樣定理，更低采樣頻率必須是信號頻率的兩倍。反過來說，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號而不發生畸變的更大頻率叫做奈奎斯特頻率，它是采樣頻率的一半。如果信號中包含頻率高于奈奎斯特頻率的成分，信號將在直流和奈奎斯特頻率之間畸變。

采樣率過低的結果是還原的信號的頻率看上去與原始信號不同。這種信號畸變叫做混疊(alias)。出現的混頻偏差(alias frequency)是輸入信號的頻率和最靠近的采樣率整數倍的差的絕。對值。

通常，信號采集后都要去做適當的信號處理，例如FFT等。這里對樣本數又有一個要求，一般不能只提供一個信號周期的數據樣本，希望有5～10個周期，甚至更多的樣本。并且希望所提供的樣本總數是整周期個數的。這里又發生一個困難，有時我們并不知道，或不確切知道被采信號的頻率，因此不但采樣率不一定是信號頻率的整倍數，也不能保證提供整周期數的樣本。我們所有的僅僅是一個時間序列的離散的函數x(n)和采樣頻率。這是測量與分析的唯①依據。

看了這一連串的專業術語，相信不少人已經腦袋發昏了，此篇文章只為給大家科普一下，有興趣的可以到上海途騰的官網去詳細咨詢。

總結

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