自动检测技术__数据采集理论基础ppt课件.ppt

《自动检测技术__数据采集理论基础ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2.1概述2.2采样过程2.3采样定理2.4频率混淆及其消除的措施第2章模拟信号的数字化处理2.7量化与量化误差2.6模拟信号的采样控制方式2.8编码2.5采样技术的讨论2.1概述第2章数据采集理论基础在数据采集系统中存在两种信号：①模拟信号—②数字信号—信号种类在开发数据采集系统时，首先遇到的问题：如何把传感器测量到的模拟信号转换成数字信号？被采集物理量的电信号。计算机运算、处理的信息。2.1概述连续模拟信号转换成数字信号，经历了以下过程：①时间断续②数值断续过程量化编码信号转换过程如图2.1所示。x(t)x

2、S(nTS)xq(nTS)x(n)2.1概述采样/保持量化编码计算机tx(t)txS(nTS)txq(nTS)x(n)n001011100010010011图2.1信号转换过程q2q3q4qTS2TS3TS…TS2TS3TS…2.2采样过程第2章数据采集理论与基础采样过程—一个连续的模拟信号x(t)，通过一个周期性开闭（周期为TS，开关闭合时间为τ）的采样开关K之后，在开关输出端输出一串在时间上离散的脉冲信号xs(nTs)。采样过程如图2.2所示。2.2采样过程图2.2中：xs(nTs)—0,TS,2TS—τ—

3、TS—图2.2采样过程tx(t)x(t)KδTs(t)xS(nTS)txS(nTS)τTSTS2TS3TS…采样信号;采样时刻采样时间；采样周期。应该指出，在实际应用中，τ<

4、满足下列条件：①频谱X(f)为有限频谱，即当时

5、f

6、≥fc，X(f)=0②TS≤第2章数据采集理论与基础2.3采样定理则连续信号唯一确定。式中n=０，±１，±２，……，fc—信号的截止频率采样定理指出：对一个频率在0～fc内的连续信号进行采样，当采样频率为fs≥2fc时，由采样信号xs(nTs)能无失真地恢复为原来信号x(t)。2.采样定理中两个条件的物理意义⑴条件1的物理意义模拟信号x(t)的频率范围是有限的，只包含低于fc的频率部分。2.3采样定理⑵条件2的物理意义采样周期Ts不能大于信号截止周期Tc的一半

7、。2.3采样定理3.采样定理不适用的情况一般来说，采样定理在时是不适用的。例如，设信号当时，其采样值为2.3采样定理则有讨论：当φ=0，xs(nTs)=0，即采样值为零，无法恢复原来的模拟信号x(t)。2.3采样定理xS(nTS)=Asin(πn+φ)=A(sinπncosφ+cosπnsinφ)=Acosπnsinφ=A(-1)nsinφ当0<

8、sinφ

9、<1时，xs(nTs)的幅值均小于原模拟信号，出现失真。当

10、sinφ

11、=1时，xs(nTs)=(-1)nA，它与原信号x(t)的幅值相同，但必须保证φ=π/

12、2。综上所述，只有在采样起始点严格地控制在φ=π/2时，才能由采样信号xs(nTs)不失真地恢复出原模拟信号x(t)，然而这是难以做到的。结论：采样定理对于不适用的。2.3采样定理2.4频率混淆与消除频混的措施1.频率混淆什么是频率混淆？频率混淆—模拟信号中的高频成分（）被叠加到低频成分（）上的现象。第2章数据采集理论基础2.4频率混淆与消除频混的措施频率混淆如图2.5所示。例如：某模拟信号中含有频率为900Hz，400Hz及100Hz的成分。若以fs=500Hz进行采样，此时Hz，Hz但Hz。由图2.5可见，

13、三种频率的曲线没有区别：对于100Hz的信号，采样后的信号波形能真实反映原信号。2.4频率混淆与消除频混的措施对于400Hz和900Hz的信号，则采样后完全失真了，也变成了100Hz的信号。于是原来三种不同频率信号的采样值相互混淆了。不产生频率混淆现象的临界条件：fS=2fC2.消除频混为了减小频率混淆，通常可以采用两种方法：对于频域衰减较快的信号，减小TS。但是，TS↓，内存占用量和计算量↑,还会使频域的频率分辨率下降过多↓。2.4频率混淆与消除频混的措施对频域衰减较慢的信号，可在采样前，先用一截止频率为fC

14、的滤波器对信号x(t)低通滤波，滤除高频成分，然后再进行采样。这种方法既实用又简单。实际上，由于信号频率都不是严格有限的，而且，实际使用的滤波器也都不具有理想滤波器在截止频率处的垂直截止特性，故不足以把稍高于截止频率的频率分量衰减掉。2.4频率混淆与消除频混的措施在信号分析中，常把上述两种方法联合起来使用。表2.1典型物理量的经验采样周期值被测物理量采样周期(s)流量1～22.4频率混