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動態信號采集如何設置采樣頻率才合理呢

時間:2023/2/7閱讀:1252
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如果希望整個關心的頻率范圍內都不存在混疊,那么,采樣頻率要滿足以下要求 

 

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基于以上兩個方面的原因,采樣頻率從定理中的2倍提高到工程上的2.56倍。也就是說當采樣頻率高于關心的最高頻率的2.56倍時,關心的最高頻率以內的帶寬是無混疊的。但是要注意,這還是從頻率上去定義采樣頻率的,如果按2.56倍設置采樣頻率,雖然頻率沒有混疊,但可能信號的幅值還存在失真。那么,如果希望信號的幅值不失真,采樣頻率應該設置多高才合理呢? 

當關心頻率成分時,可以按2.56倍的關系設置采樣頻率;但如果關心信號的幅值(時域),那樣,采樣頻率應設置成關心的最高頻率的10倍以上,才不會使信號幅值有明顯的失真。

大多數傳感器都是模擬信號輸出,但計算機不能處理模擬信號,計算機只能處理數字信號,并且只能處理有限長度的數據。因此,需要將模擬信號轉換成數字信號。這一步工作通常由模數轉換器(ADC)完成,最后輸出用時間和幅值表示的已數字化的時域文件。從模擬信號轉換成數字信號,這一過程,稱為采樣

采樣必須按一定的速率進行,那么采樣頻率就是用來表示采樣的速率,用Hz表示。本質上,我更愿意叫采樣頻率為采樣率,因為它表征的是采樣的快慢,采樣率高,則采樣快。采樣率是表示每秒鐘采集多少個樣本點(或數據點),用sample/s或樣本點數/秒表示,如采樣(頻)率為1000Hz,則表示每秒鐘采集1000個樣本點,采兩個樣本點的時間間隔為1ms,這個時間間隔稱為時間分辨率。時間分辨率為采樣頻率的倒數,時間分辨率越小,則采樣頻率越高,采集到的數字信號越接近真實信號。

 

 

 

 

數據總大小=通道數×采樣頻率×每個樣本點的字節數×總的采樣時間

 

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從上圖可以看出,不同的采樣率下,信號的幅值是不同的,采樣率越高,信號幅值失真越小。因此,一般來說,如果是關心時域信號的幅值,那么,采樣頻率應大于10倍的信號頻率才不會引起明顯的幅值失真。

對于瞬態沖擊信號,為了捕捉到沖擊瞬間的幅值,則要求采樣頻率更高。當采樣頻率提高之后,通過上面數據大小計算公式可以看出,數據必然變大。因此,在一些爆炸采集時,采樣率可能高達MHz,這個時候為了降低數據容量,通常會采用低位AD來進行數據采集,有可能用12位或16位AD。

總的說來,對于常規的振動噪聲采集,如果關心幅值,宜用高位AD,如24位AD,同時采樣頻率應大于10倍的信號頻率才不會引起明顯的幅值失真。如果關心頻率成分,那么,遵循采樣定理即可。


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