测量系统采样频率的选择.pdfVIP

北京代表处  北京市东城区东直门南大街14 号保利大厦写字楼769 室 100027  TEL:(86‐10 FAX:(86‐10 上海代表处  上海市长宁区新华路728 号华联发展大厦1008 室 200052  TEL:(86‐21 FAX:(86‐21 测量系统采样频率的选择 测试时，采样率（每秒多少个采样点或简单叫做采样频率）的选择将会影响到测试 结果的好坏。采样频率高可以得到更有效的结果，但是，所采集的数据量也很大，浪费 存储空间，从而使有效信号的存储受到限制，或是增加了数据后处理的时间和复杂程度。 如果采样率太低，那么整个测试可能会没有任何价值。什么样的采样率是“正确”的采 样率？抗混滤波器在确定采样率方面起什么作用呢？本文将给出一些指导以供大家参 考。 采样的基本过程：信号产生后，进行模数转换，并捕捉离散信号，如下图所示： 图1：测量量u(t)和周期采样信号u (t)相运算得到采样信号u (t)， T M uM(t)是模数转换之前的信号 上图简单描述了采样过程，它通常是由模数转换器的采样保持单元完成的。这个过 程可以看作是被测量u(t)和周期采样信号U (t)相乘得到的结果。输出的信号U (t)仍然不 T M 是一个数字信号，因为它还需要经过采样保持单元（详见关于采样保持单元的白皮书） 保持，然后被模数转换器量化。显然，当采样间隔变短时，输出的信号将会更接近于输 入的原始信号。 为了理解模拟输入信号乘以采样间隔T （0）将会得到什么样的结果，我们假想一 个实验：假如u （t ）和u (t)是两个正弦信号，频率分别为f和f ，从公式sin(2∏ft) sin(2∏f t) T T T = ½{cos[2∏(f - f )t] –cos[2∏(f + f )t]}，我们可以看到，相乘后得到了两个复合频率f-f 和 T T T f+fT 。 第 1 页 共 5 页 北京代表处  北京市东城区东直门南大街14 号保利大厦写字楼769 室 100027  TEL:(86‐10 FAX:(86‐10 上海代表处  上海市长宁区新华路728 号华联发展大厦1008 室 200052  TEL:(86‐21 FAX:(86‐21 下面的例子将使会使这样产生的结果更易理解，当一个信号乘以它本身（f=f ）， T 由于对数据做了平方运算，所得的信号只有正值，信号的负值翻转到信号正值的另一半。 这产生了两倍于原始采样频率的信号（f+f =2f）。 T 但是信号在频率f- f 之间的哪个值处有差异呢，换言之信号有频率为0的成分时？ T 即使信号只有正值也会出现这种频率成分，即直流分量。这种直流分量可以看作是频率 为0的正弦信号。 函数U (t)是一个周期函数，其频率为1/T=f 而且是一个宽谱，当采样脉冲很窄时它 T T 就会变的很宽。既然UT(t)是一个周期信号，于是根据傅里叶变换，其频率成分可以被解 构出来。除了基频fT 外，它还有2 fT ，3fT 等谐波成分。 将信号u(t)乘以U