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数据采集系统数据采集系统的定义 数据采集系统是指传感器和其他待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程或者是批量采集网页论坛的内容直接保存到数据库或发不到网络的一种信息化工具.数据采集系统分类 数据采集系统一般分为设备类和网络类两种. 数据采集系统设备 是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程.数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统.比如条码机、扫描仪等都是数据采集工具系统. 数据采集系统
网络 用来批量采集网页论坛等的内容直接保存到数据库或发布到网络的一种信息化工具.可以根据用户设定的规则自动采集原网页获取格式网页中需要的内容也可以对数据进行处理.比如乐思Knowlesys数据采集系统等.数据采集的原理介绍 在
计算机广泛应用的今天数据采集的重要性是十分显着的.它是计算机与外部物理世界连接的桥梁.各种类型信号采集的难易程度差别很大.实际采集时噪声也可能带来一些麻烦.数据采集时有一些基本原理要注意还有更多的实际的问题要解决. 采样频率、抗混叠滤波器和样本数 假设现在对一个模拟信号 xt 每隔 Δt 时间采样一次.时间间隔 Δt 被称为采样间隔或者采样周期.它的倒数 1/Δt 被称为采样频率单位是采样数 / 每秒. t0 Δt2 Δt3 Δt …… 等等xt 的数值就被称为采样值.所有 x0xΔtx2Δt 都是采样值.下图显示了一个模拟信号和它采样后的采样值.样间隔是 Δt注意采样点在时域上是分散的. 模拟信号和采样显示 如果对信号 xt采集 N 个采样点那么 xt就可以用下面这个数列表示: 模拟信号和采样显示 这个数列被称为信号 xt的数字化显示或者采样显示.注意这个数列中仅仅用下标变量编制索引而不含有任何关于采样率或 Δt的信息.所以如果只知道该信号的采样值并不能知道它的采样率缺少了时间尺度也不可能知道信号 xt的频率. 根据采样定理最低采样频率必须是信号频率的两倍.反过来说如果给定了采样频率那么能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做恩奎斯特频率它是采样频率的一半.如果信号中包含频率高于奈奎斯特频率的成分信号将在直流和恩奎斯特频率之间畸变.图 2 显示了一个信号分别用合适的采样率和过低的采样率进行采样的结果. 采样率过低的结果是还原的信号的频率看上去与原始信号不同.这种信号畸变叫做混叠alias.出现的混频偏差alias frequency是输入信号的频率和最靠近的采样率整数倍的差的绝对值. 不同采样率的采样结果 不同采样率的采样结果 图 3 给出了一个例子.假设采样频率 fs 是 100HZ 信号中含有 25、70、160、和 510Hz 的成分. 说明混叠的例子 采样的结果将会是低于奈奎斯特频率fs/250 Hz的信号可以被正确采样.而频率高于 50HZ 的信号成分采样时会发生畸变.分别产生了 30 、40 和 10 Hz 的畸变频率 F2、F3 和 F4 .计算混频偏差的公式是: 混频偏差ABS采样频率的最近整数倍-输入频率 其中 A
BS 表示quot绝对值quot例如: 混频偏差 F2 100–70 30 Hz 混频偏差 F3 2100–160 40 Hz 混频偏差 F4 5100–510 10 Hz 为了避免这种情况的发生通常在信号被采集A/D之前经过一个低通滤波器将信号中高于奈奎斯特频率的信号成分滤去.在图 3 的例子中这个滤波器的截止频率自然是 25HZ .这个滤波器称为抗混叠滤波器. 采样频率应当怎样设置呢也许你可能会首先考虑用采集卡支持的最大频率.但是较长时间使用很高的采样率可能会导致没有足够的内存或者硬盘存储数据太慢.理论上设置采样频率为被采集信号最高频率成分的 2 倍就够了实际上工程中选用 5~10 倍有时为了较好地还原波形甚至更高一些. 通常信号采集后都要去做适当的信号处理例如 FFT 等.这里对样本数又有一个要求一般不能只提供一个信号周期的数据样本希望有 5~10 个周期甚至更多的样本.并且希望所提供的样本总数是整周期个数的.这里又发生一个困难有时我们并不