高速數(shù)據(jù)采集時(shí)，遇到“混疊”和“幅度分辨率不足”怎么辦？

在使用模塊化數(shù)字化儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，重要的是要注意一些常見的設(shè)置問題，這些問題會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不良和浪費(fèi)時(shí)間。本文將對(duì)“混疊”和“幅度分辨率不足”兩個(gè)問題提供深入解答。

混疊，采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的普遍問題。自采樣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)出現(xiàn)以來，由于輸入信號(hào)采樣不足而引起的混疊問題就一直存在。采用較的數(shù)據(jù)儀器，如數(shù)字化儀和數(shù)字示波器，根據(jù)采樣定理，要求模擬信號(hào)的采樣頻率大于輸入端存在的較高頻率分量的兩倍。段的大小，預(yù)觸發(fā)和觸發(fā)后，可以自由定義，小的重新布防時(shí)間的FIFO模式和強(qiáng)大的組合可以很容易地適應(yīng)幾乎所有的測(cè)量任務(wù)。如果不滿足這個(gè)條件，就會(huì)產(chǎn)生混疊。當(dāng)前的數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)通常包含大大超過模擬帶寬的較大采樣率。通過將其與長(zhǎng)采集存儲(chǔ)器相結(jié)合，這些數(shù)字化器較小化了這個(gè)經(jīng)典問題。 但是，用戶應(yīng)該注意混疊，尤其是在將采樣率編程為較低速度時(shí)。

采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣并存儲(chǔ)結(jié)果數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 如果采樣率滿足或超過采樣定理的規(guī)則，則可以重建信號(hào)而不丟失任何信息。如果模擬輸入波形的采樣頻率小于其較大頻率的兩倍，則數(shù)字采樣的重建結(jié)果會(huì)產(chǎn)生頻率低于原始頻率的波形。

幅度分辨率不足

數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)將模擬信號(hào)的樣本轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。ADC的分辨率是用于數(shù)字化輸入樣本的比特?cái)?shù)。數(shù)據(jù)采集卡以下是魯科數(shù)據(jù)為您一起分享的內(nèi)容，魯科數(shù)據(jù)專業(yè)生產(chǎn)高速數(shù)據(jù)采集板卡，歡迎新老客戶蒞臨。對(duì)于一個(gè)n位ADC，可以產(chǎn)生的離散數(shù)字電平數(shù)為2n。因此，一個(gè)12位數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以解決212或4096級(jí)。較小有效位(lsb)表示可以檢測(cè)到的較小間隔，對(duì)于12位數(shù)字轉(zhuǎn)換器，較小有效位為1/4096或2.4 x 10-4。為了將lsb轉(zhuǎn)換成電壓，我們?nèi)?shù)字化儀的輸入范圍除以2，提高到數(shù)字化儀的分辨率。

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超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即采用超高采樣速率對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的系統(tǒng)。采樣率、分辨率為評(píng)價(jià)超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)。一般用滿量程FSR（FullScaleRange）的百分比表示，常見的如0。超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)兩大模塊，此外，還應(yīng)兼顧后續(xù)數(shù)字信號(hào)處理部分。超高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)也廣泛應(yīng)用在雷達(dá)、通信、聲納、遙感、地質(zhì)勘探、振動(dòng)工程、無損檢測(cè)、智能儀器、語音處理、光時(shí)間域反射測(cè)量、物質(zhì)光譜學(xué)與光譜測(cè)量、生物醫(yī)學(xué)工程等多個(gè)領(lǐng)域。

工業(yè)數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品類型

1. 設(shè)備接入

設(shè)備接入是建立物理世界和數(shù)字世界的聯(lián)接的起點(diǎn)，是數(shù)字化信息的源頭。根據(jù)接入物理設(shè)備的分類不同

2. 協(xié)議轉(zhuǎn)換

工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)接口種類多、協(xié)議繁雜、互不兼容，需要通過工業(yè)網(wǎng)關(guān)來進(jìn)行各種協(xié)議轉(zhuǎn)換，工業(yè)網(wǎng)關(guān)主要包括串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)備、各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線間的協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備和各種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)（TCP/IP）協(xié)議的網(wǎng)關(guān)等。

3. 網(wǎng)絡(luò)傳輸

網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和智能產(chǎn)品/裝備的網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)傳輸。針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通常以有線網(wǎng)絡(luò)傳輸為主，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸作為補(bǔ)充；針對(duì)工廠外智能產(chǎn)品/裝備通常采用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。

網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備從功能上可以分為工業(yè)交換機(jī)、工業(yè)路由器、工業(yè)中繼器、工業(yè)網(wǎng)橋、DTU 等。它們與商用網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備不同之處在于為了適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境要求，在可靠性、實(shí)時(shí)性等方面技術(shù)指標(biāo)要明顯高于商用設(shè)備。

4. 邊緣數(shù)據(jù)處理

基于高的性能計(jì)算、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、邊緣分析算法等技術(shù)支撐，在靠近設(shè)備或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、存儲(chǔ)以及智能分析應(yīng)用。邊緣數(shù)據(jù)處理主要產(chǎn)品包括邊緣計(jì)算軟件、配套數(shù)據(jù)庫(kù)及相關(guān)模塊等。

5. 工業(yè)數(shù)據(jù)采集安全

由于工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的高要求使得傳統(tǒng)安全產(chǎn)品往往無法應(yīng)用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。目前在工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，主要通過工業(yè)防火墻和工業(yè)網(wǎng)閘等產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密傳輸，防止數(shù)據(jù)泄漏、被偵聽或篡改，保障數(shù)據(jù)采集和傳輸過程中的安全。

高速數(shù)據(jù)采集卡之FMC子板

在高速數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，F(xiàn)PGA因靈活性和可擴(kuò)展性為連接不同的外部I/O提供了必要的條件。以下內(nèi)容由魯科數(shù)據(jù)為您提供，今天我們來分享高速數(shù)據(jù)采集板卡的相關(guān)內(nèi)容，希望對(duì)同行業(yè)的朋友有所幫助。但如果不是統(tǒng)一的io標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)造成連接器和子板種類眾多，接口中不統(tǒng)一，重復(fù)設(shè)計(jì)的局面。為了避免這些問題，之前的設(shè)計(jì)一般遵循PMC和XMC標(biāo)準(zhǔn)，但因這些標(biāo)準(zhǔn)多年前制訂，而且主要針對(duì)單板計(jì)算機(jī)之類的解決方案，而不是FPGA，故而需要一種針對(duì)FPGA的子板標(biāo)準(zhǔn)，這種規(guī)范被叫FMC規(guī)范。