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(jiàn)的設(shè)置問(wèn)題，這些問(wèn)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(wèn)題提供深入解答。

混疊，采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的普遍問(wèn)題。自采樣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)出現(xiàn)以來(lái)，由于輸入信號(hào)采樣不足而引起的混疊問(wèn)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。如果不滿(mǎn)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(guò)模擬帶寬的較大采樣率。通過(guò)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(wèn)題。 但是，用戶(hù)應(yīng)該注意混疊，尤其是在將采樣率編程為較低速度時(shí)。（6）量程：輸入信號(hào)的幅度，常用有±5V、±10V0～5V、0~10V。

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(mǎn)足或超過(guò)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)。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。多片A/D并行可以降低對(duì)單個(gè)A/D芯片的性能要求，但系統(tǒng)會(huì)由于各路之間時(shí)鐘延長(zhǎng)時(shí)間不等和各路之間增益不等，產(chǎn)生偏移誤差。

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高速數(shù)據(jù)采集卡的比較

高速數(shù)據(jù)采集卡種類(lèi)繁多，功能相差較大，有高采樣率和高分辨率的，也有高采樣率低分辨率，也有低采樣率高分辨率。除此之外，還有單通道和多通道采樣之分，以及寬帶之間的差異。

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數(shù)據(jù)采集模塊跟數(shù)據(jù)采集卡有什么區(qū)別？

從概念來(lái)說(shuō)。數(shù)字量是物理量的一種，一類(lèi)物理量的變化在時(shí)間上和數(shù)量上都是離散的。它們的變化在時(shí)間上是不連續(xù)的，總是發(fā)生在一系列離散的瞬間。同時(shí)，它們的數(shù)值大小和每次的增減變化都是某一個(gè)較小數(shù)量單位的整數(shù)倍，而小于這個(gè)較小數(shù)量單位的數(shù)值沒(méi)有任何物理意義。這一類(lèi)物理量叫做數(shù)字量。數(shù)字量，也就是離散量，指得是分散開(kāi)來(lái)的、不存在中間值的量。 打個(gè)比方，一個(gè)開(kāi)關(guān)所能夠取的值是離散的，只能是開(kāi)或者關(guān)，不存在中間的情況。但是音量旋鈕的取值是連續(xù)的，在較大和較小之間有無(wú)數(shù)種取值。通常約定如果線(xiàn)傳播延長(zhǎng)時(shí)間大于1/2數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)端的上升時(shí)間，則認(rèn)為此類(lèi)信號(hào)是高速信號(hào)并產(chǎn)生傳輸線(xiàn)效應(yīng)。比如12%的音量13%的音量，或者12.5%的音量。

數(shù)字量（離散量）是與模擬量（連續(xù)量）相對(duì)應(yīng)的。后者常見(jiàn)于自然世界中，并且用一般的數(shù)學(xué)方法就可以進(jìn)行分析。而數(shù)字量則用于計(jì)算機(jī)處理的信息中。因?yàn)橛?jì)算機(jī)的基本工作狀態(tài)只有0和1兩種，并且數(shù)字計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)外界信息的采樣也不可能是嚴(yán)格連續(xù)的，必然是在一個(gè)周期內(nèi)只完成一次采樣，故此數(shù)字系統(tǒng)中處理的都是數(shù)字量。并且，數(shù)字量不能完全依靠普通的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，對(duì)他的分析有專(zhuān)門(mén)的數(shù)學(xué)方法。如果用D/A的輸出信號(hào)去驅(qū)動(dòng)一個(gè)加熱器，就不需要使用速度很快的D/A，因?yàn)榧訜崞鞅旧砭筒荒芎芸斓馗欕妷鹤兓?