数据采集技术PPT课件-第2章 数据采集的理论基础.ppt

概述
采样过程
采样定理
频率混淆及消除措施
第2章数据采集的理论基础
量化与量化误差
模拟信号的采样控制方式
编码
概述
在数据采集系统中存在两种信号:
①模拟信号—
②数字信号—
信号种类
在开发数据采集系统时,首先遇到的问题:
如何把传感器测量到的模拟信号转换成数字信号?
被采集物理量的电信号。
计算机运算、处理的信息。
概述
连续模拟信号转换成数字信号,经历了以下过程:
①时间断续—离散化
②数值断续
过程
量化
编码
。
x(t)
xS(nTS)
xq(nTS)
x(n)
概述
采样/保持
量化
编码
计算机
t
x(t)
t
xS(nTS)
t
xq(nTS)
x(n)
n
001
011
100
010
010
011
信号转换过程
q
2q
3q
4q
TS
2TS
3TS
…
TS
2TS
3TS
…
采样过程
采样过程—
一个连续的模拟信号x(t),通
过一个周期性开闭(周期为TS,
开关闭合时间为τ)的采样开
关K 之后,在开关输出端输出
一串在时间上离散的脉冲信号
xs(nTs )。
。
采样过程
:
xs(nTs ) —
0, TS, 2 TS —
τ—
TS —
采样过程
t
x(t)
x(t)
K
δTs(t)
xS(nTS )
t
xS(nTS )
τ
TS
TS
2TS
3TS
…
采样信号;
采样时刻
采样时间;
采样周期。
应该指出,在实际应用中,
τ<< TS 。
采样周期 TS 决定了采样信号的质量和数量:
TS ↓, xs(nTs ) ↑,内存量↑;
TS ↑, xs(nTs ) ↓,丢失的某些信息。
因此,采样周期必须依据某个定理来选择。
采样过程
不能无失真地恢复成原来的信号,出现误差。
1. 采样定理
设有连续信号x(t),其频谱X(f),以采
样周期TS采得的信号为xs(nTs)。如果频谱
和采样周期满足下列条件:
①频谱X(f)为有限频谱,即当时| f |≥ fc, X(f) =0
② TS ≤
采样定理
采样定理
则连续信号
唯一确定。
式中 n =0,±1, ±2,……,
fc —信号的截止频率
采样定理指出:
对一个频率在0~ fc 内的连
续信号进行采样,当采样
频率为 fs ≥2 fc 时,由采样
信号 xs(nTs )能无失真地恢
复为原来信号x(t) 。
2. 采样定理中两个条件的物理意义
⑴条件1的物理意义
模拟信号x(t)的频率范围是有限的,只
包含低于fc 的频率部分。
采样定理