在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。它是計(jì)算機(jī)與外部物理世界連接的橋梁。又分為條碼數(shù)據(jù)采集器、無(wú)線數(shù)據(jù)采集器等等，各種類型信號(hào)采集的難易程度差別很大。實(shí)際采集時(shí)，噪聲也可能帶來(lái)一些麻煩。雖然數(shù)據(jù)采集已經(jīng)普及，但很多人并不知道其工作原理，今天就來(lái)為大家科普一下數(shù)據(jù)采集器工作原理。

    采樣頻率、抗混疊濾波器和樣本數(shù)

    假設(shè)現(xiàn)在對(duì)一個(gè)模擬信號(hào) x(t) 每隔Δt時(shí)間采樣一次。時(shí)間間隔Δt被稱為采樣間隔或者采樣周期。它的倒數(shù) 1/Δt被稱為采樣頻率，單位是采樣數(shù)/每秒。t="0", Δt,2 Δt,3 Δt ...... 等等，x(t) 的數(shù)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(gè)模擬信號(hào)和它采樣后的采樣值。樣間隔是Δt，注意，采樣點(diǎn)在時(shí)域上是分散的。

    模擬信號(hào)和采樣顯示

    這個(gè)數(shù)列被稱為信號(hào)x(t)的數(shù)字化顯示或者采樣顯示。注意這個(gè)數(shù)列中僅僅用下標(biāo)變量編制索引，而不含有任何關(guān)于采樣率(或Δt)的信息。所以如果只知道該信號(hào)的采樣值，并不能知道它的采樣率，缺少了時(shí)間尺度，也不可能知道信號(hào)x(t)的頻率。根據(jù)采樣定理，更低采樣頻率必須是信號(hào)頻率的兩倍。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號(hào)而不發(fā)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(hào)中包含頻率高于奈奎斯特頻率的成分，信號(hào)將在直流和奈奎斯特頻率之間畸變。

    采樣率過(guò)低的結(jié)果是還原的信號(hào)的頻率看上去與原始信號(hào)不同。這種信號(hào)畸變叫做混疊(alias)。出現(xiàn)的混頻偏差(alias frequency)是輸入信號(hào)的頻率和最靠近的采樣率整數(shù)倍的差的絕。對(duì)值。

    通常，信號(hào)采集后都要去做適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理，例如FFT等。這里對(duì)樣本數(shù)又有一個(gè)要求，一般不能只提供一個(gè)信號(hào)周期的數(shù)據(jù)樣本，希望有5～10個(gè)周期，甚至更多的樣本。并且希望所提供的樣本總數(shù)是整周期個(gè)數(shù)的。這里又發(fā)生一個(gè)困難，有時(shí)我們并不知道，或不確切知道被采信號(hào)的頻率，因此不但采樣率不一定是信號(hào)頻率的整倍數(shù)，也不能保證提供整周期數(shù)的樣本。我們所有的僅僅是一個(gè)時(shí)間序列的離散的函數(shù)x(n)和采樣頻率。這是測(cè)量與分析的唯①依據(jù)。

    看了這一連串的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，相信不少人已經(jīng)腦袋發(fā)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(wǎng)去詳細(xì)咨詢。