數(shù)據(jù)采集的基本原理

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。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。數(shù)據(jù)采集時(shí)，有一些基本原理要注意，還有更多的實(shí)際的問題要解決。

假設(shè)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,2Δt,3Δt……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。根據(jù)采樣定理，很低采樣頻率必須是信號(hào)頻率的兩倍。反過來(lái)說，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號(hào)而不發(fā)生畸變的很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）。

采樣的結(jié)果將會(huì)是低于奈奎斯特頻率(fs/2=50Hz）的信號(hào)可以被正確采樣。而頻率高于50HZ的信號(hào)成分采樣時(shí)會(huì)發(fā)生畸變。分別產(chǎn)生了30、40和10Hz的畸變頻率F2、F3和F4。計(jì)算混頻偏差的公式是：

混頻偏差=ABS(采樣頻率的整數(shù)倍－輸入頻率）

數(shù)據(jù)采集

對(duì)于大部分制造業(yè)企業(yè)，測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)數(shù)據(jù)采集一直是個(gè)令人煩惱的事情，即使儀器已經(jīng)具有RS232/485等接口，但仍然在使用一邊測(cè)量，一邊手工記錄到紙張，之后再輸入到PC中處理的方式，不但工作繁重，同時(shí)也無(wú)法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，常常管理人員得到的數(shù)據(jù)已經(jīng)是滯后了一兩天的數(shù)據(jù)；而對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的不良產(chǎn)品信息及相關(guān)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)高的效率、簡(jiǎn)潔、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集更是一大難題。

電流數(shù)據(jù)采集技術(shù)    

我們可以同構(gòu)不同速率測(cè)量的正弦波來(lái)理解其原因，情況A，頻率f的正弦波以同一頻率采樣，這些采樣標(biāo)記在原始信號(hào)的左側(cè)，在右側(cè)構(gòu)建時(shí)，信號(hào)錯(cuò)誤地顯示為恒定直流電壓。情況B，采樣率是信號(hào)頻率的兩倍?，F(xiàn)在信號(hào)顯示為三角波。這種情況下，f等于奈奎斯特頻率，這也是特定采樣頻率下為了避免混疊而允許的高頻率分量。情況C，采樣率是4f/3。此時(shí)重構(gòu)的波形無(wú)法準(zhǔn)確的還原原波形信號(hào)。可見，采樣率過低會(huì)造成波形重構(gòu)不準(zhǔn)確。因此，為了無(wú)失真地恢復(fù)原波形信號(hào)，采樣率fs必須大于被測(cè)信號(hào)感興趣高頻率分量的兩倍。通常希望采樣率大于信號(hào)頻率約五倍。