美國安捷倫數據采集器的采集原理分析
如今,數據采集占據著非常重要的位置。它是計算機連接計算機與外部物理世界的橋梁,關于數據采集器的工作原理,你又知道多少呢?
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,2Δt,3Δt...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。
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,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。出現的混頻偏差是輸入信號的頻率和靠近的采樣率整數倍的差的值。
通常,信號采集后都要去做適當的信號處理。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。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。這是測量與分析的依據。
真正理解了美國安捷倫數據采集器的工作原理之后,使用時更加明白如何操作可以發揮數據采集器的大功效。