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。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，就會產生混疊。（2）采樣頻率：單位時間采集的數(shù)據(jù)點數(shù)，與AD芯片的轉換一個點所需時間有關，例如：AD轉換一個點需要T=10us，則其采樣頻率f=1/T為100K（即100kHz），即每秒鐘AD芯片可以轉換100K的數(shù)據(jù)點數(shù)。當前的數(shù)字轉換器設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合，這些數(shù)字化器較小化了這個經典問題。 但是，用戶應該注意混疊，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)字采樣的重建結果會產生頻率低于原始頻率的波形。

幅度分辨率不足

數(shù)字轉換器使用模擬到數(shù)字轉換器(adc)將模擬信號的樣本轉換成數(shù)字值。ADC的分辨率是用于數(shù)字化輸入樣本的比特數(shù)。對于一個n位ADC，可以產生的離散數(shù)字電平數(shù)為2n。因此，一個12位數(shù)字轉換器可以解決212或4096級。數(shù)據(jù)采集技術已廣泛應用于通信、圖像采集、雷達、醫(yī)學器械等技術領域。較小有效位(lsb)表示可以檢測到的較小間隔，對于12位數(shù)字轉換器，較小有效位為1/4096或2.4 x 10-4。為了將lsb轉換成電壓，我們取數(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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如何選擇高速數(shù)據(jù)采集卡？

用戶在進行科研試驗中，如果涉及高頻信號的試驗，一般要進行高速數(shù)據(jù)采集卡的選擇，如通信、高通物理、雷達等領域。選擇高速數(shù)據(jù)采集卡一般從如下幾個指標考慮：

采樣率、分辨率、通道數(shù)、總線等。有些用戶對分辨率則比較敏感，通?？蛇x有8bit，10bit，12bit，14bit，16bit等。選型的關鍵還是看您高速數(shù)據(jù)采集卡做什么用，避免不要盲目選擇數(shù)據(jù)采集卡。因為不同的數(shù)據(jù)采集卡用的地方不同，首先你要確定你的用途，知道用處了才能更好的選型。用途確定后，查找相應匹配的數(shù)據(jù)采集卡，查看其參數(shù)是否適合你的需求，把不同型號的采集卡作對比，這樣才可以挑選出更適合你的。數(shù)據(jù)采集板的應用與這些關鍵詞息息相關：信號類型（脈沖、中頻、射頻….）、信號幅度、信號帶寬、是否需要FPGA實時處理，通道數(shù)…….

采樣率：非常關鍵的指標，如果是包含直流分量的信號，采樣率的選擇一般是信號頻率的8倍以上。如果是通信調制信號，可以是采用欠采樣的方式采集，這時重點考慮的是板卡的帶寬。

分辨率：有些用戶對分辨的要求不高，比如通信等；有些用戶對分辨率則比較敏感，通常可選有8bit，10bit，12bit，14bit，16bit等。

通道數(shù)：對于有些陣列應用的場合，通道數(shù)是非常關鍵的一個要素。比如超聲陣列、相控陣雷達、分布式高能物理探測等。當然，此種場合的對同步性要求也非常高。

總線：用戶根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模、經費預算等，也需適合選擇合適的總線。比如經費試驗室環(huán)境可選擇PCIe、USB總線等，如果是工業(yè)現(xiàn)場、試驗現(xiàn)場，可選擇cPCI、VPX等。

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數(shù)據(jù)采集卡的通道數(shù)

通道數(shù)指可同時采集模擬量的個數(shù)，例如在溫度場實驗中，我們需要檢測6個不同物理位置的溫度，這時就需要在6個不同位置安裝溫度傳感器，每一個傳感器都會輸出自己位置的溫度信號，數(shù)據(jù)采集卡就至少需要6個AD轉換器，來滿足系統(tǒng)檢測的要求。

絕大多數(shù)數(shù)據(jù)采集卡上只有一個AD轉換器，通過使用模擬開關來分時采集不同通道的數(shù)據(jù)，從而得到多通道的數(shù)據(jù)采集卡。

數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內部的一個接口。數(shù)據(jù)采集技術目前廣泛應用于各個領域。針對制造業(yè)企業(yè)的龐大生產數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集工具尤為重要。

數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內部的一個接口。數(shù)據(jù)采集

技術廣泛引用在各個領域。比如攝像頭，麥克風，都是數(shù)據(jù)采集工具。　被采集數(shù)據(jù)是已被轉換為電訊號的各種物理量，如溫度、水位、風速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。