高速數(shù)據(jù)采集時，遇到“混疊”和“幅度分辨率不足”怎么辦？

在使用模塊化數(shù)字化儀進行測量時，重要的是要注意一些常見的設(shè)置問題，這些問題會導致數(shù)據(jù)不良和浪費時間。本文將對“混疊”和“幅度分辨率不足”兩個問題提供深入解答。

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，由于輸入信號采樣不足而引起的混疊問題就一直存在。A/D的性能和參數(shù)直接影響著模擬輸入的質(zhì)量，要根據(jù)實際需要的精度來選擇合適的A/D。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，要求模擬信號的采樣頻率大于輸入端存在的較高頻率分量的兩倍。如果不滿足這個條件，就會產(chǎn)生混疊。當前的數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計通常包含大大超過模擬帶寬的較大采樣率。通過將其與長采集存儲器相結(jié)合，這些數(shù)字化器較小化了這個經(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。

采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)對輸入信號進行采樣并存儲結(jié)果數(shù)字數(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數(shù)。高速模塊化數(shù)字化儀是采集和處理雷達信號的理想選擇，并為這些測量提供了多項優(yōu)勢。對于一個n位ADC，可以產(chǎn)生的離散數(shù)字電平數(shù)為2n。因此，一個12位數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以解決212或4096級。較小有效位(lsb)表示可以檢測到的較小間隔，對于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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高速數(shù)據(jù)采集存儲板卡設(shè)計

介紹所設(shè)計的高速數(shù)據(jù)采集高速、大容量存儲卡和系統(tǒng)實現(xiàn)方案。在A/D轉(zhuǎn)換模塊中，可以采用單片A/D的結(jié)構(gòu)，也可以采用多片A/D并行的結(jié)構(gòu)。A/D采集采用8位的1 GHz A/D轉(zhuǎn)換芯片,高速大容量存儲采用固態(tài)存儲芯片F(xiàn)LASH(閃存)為存儲介質(zhì),FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)為存儲陣列的控制核心,針對來自A/D的高速數(shù)據(jù),引入多級流水和冗余校驗技術(shù),能夠屏蔽FLASH的壞塊。實現(xiàn)了用高密度、相對低速的FLASH存儲器對高速實時數(shù)據(jù)的可靠存儲。另外,通過的橋接芯片PCI9656,可以很方便地實現(xiàn)同主機的高速的數(shù)據(jù)通信。

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高速數(shù)據(jù)采集卡軟件設(shè)計，一般具備如下架構(gòu)：

1、硬件層

PCIe高速數(shù)據(jù)采集卡。

2、系統(tǒng)層

高速數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動程序，處于操作系統(tǒng)層。運行在操作系統(tǒng)內(nèi)核模式。我們?yōu)榭蛻籼峁┯蠸YS驅(qū)動文件，及INF驅(qū)動程序安裝文件。

驅(qū)動程序主要功能是，定義了中斷模式，寄存器訪問控制等基本功能。

3、應(yīng)用層

應(yīng)用層分為API接口和應(yīng)用程序。API接口包括：驅(qū)動API、圖形API、算法API。隨著行業(yè)深入，API庫會更加豐富，更加專業(yè)化。

驅(qū)動API接口以動態(tài)運行庫DLL形式提供，DLL運行在用戶模式的應(yīng)用層，API為用戶提供定義明晰的接口函數(shù)，便于理解，能夠充分發(fā)揮出用戶的主觀能動性，便于用戶二次開發(fā)，創(chuàng)建屬于自己更的更專業(yè)化的應(yīng)用軟件。

圖形API，封裝了曲線圖控件。便于用戶對數(shù)據(jù)分析的曲線表示。

算法API，封裝了數(shù)據(jù)分析中常用算法，便于用戶數(shù)據(jù)分析。