高中信息技术：学案3_1-3数据采集与数字化.docx

1.3 数据采集与数字化 【学习目标】 1.了解数据采集的常见方法，能通过互联网采集所需数据。 2.掌握模拟信号数字化的一般流程，理解采样与量化的概念。 【自主学习】 1. 早期一般是通过观察、实验等人工方式得到数据，并将其记录下来，数据量较小，可以用传统方式进行处理。互联网、物联网的发展使得数据的获取方式更多、获取速度更快。数据的获取方法已逐渐以机器获取为主。除此之外，互联网也成了人们日常所需数据的主要来源。 2. 传感器是一种能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 3. 信息可以用模拟信号或数字信号表达。模拟信号以连续变化的物理量存在。数字信号在取值上是离散的、不连续的信号。 4．在信息技术中，数字信号表示的数据是指可被计算机存储、处理的二进制数据。 5．模拟信号与数字信号可以相互转换，将模拟信号转换成数字信号的过程称为数字化。 6．自然界中的数字、文字、图像、声音等各种模拟信号，通过采样定理都可以用0和1表示，即通过数字化工具将模拟信号转换成数字信号。 7．信息论的奠基者香农指出：在一定条件下，用离散的序列可以完全代表一个连续函数，这是采样定理的基本内容。 8．将模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样、量化与编码。 9．在信号处理领域，采样是将信号从连续时间（空间）域上的模拟信号转换到离散时间（空间）域上的离散信号的过程，通过采样器实现。 10．同一模拟信号，采样的时间间隔越小，采集到的信号样本数量越多。每秒的采样样本数叫作采样频率，单位用赫兹（Hz）表示。 11. 将模拟信号转换成数字信号，会引起失真，影响信号保真度的一个因素是采样频率。 12. 在数字信号处理领域，量化指将信号的连续取值近似为有限个离散值的过程。量化就是将采样到的信号用数字表示出来，即将模拟信号的波形转换为数字 【夯实目标】 一、数据采集的三种方式 ①早期通过观察、实验等人工方式得到数据 ②目前数据的获取方法已逐渐以机器获取为主 ③互联网也是人们日常所需数据的主要来源。 【例1】下列有关数据采集的说法，正确的是(　　) A．传感器主要用于随时获取来自计算机的数据 B．人工获取数据的方式已经被机器获取完全替代 C．图书馆是人们获取日常所需数据的主要来源 D．“华为运动手环”可以用于数据的采集 解析 本题考核的数据的采集。早期一般是通过观察、实验等人工方式得到数据，并将其记录下来，数据量较小，可以用传统方式进行处理。互联网、物联网的发展使得数据的获取方式更多、获取速度更快。数据的获取方法已逐渐以机器获取为主。但并没有完全取代人工获取数据的方式。除此之外，互联网也成了人们日常所需数据的主要来源。传感器随时获取来自自然信源的数据 答案 D 【变式训练1】指纹锁在使用前需要完成数据采集，其工作原理可以分为下列几个步骤：①指纹图像采集②指纹图像处理③控制门锁开启④指纹图像特征值的匹配⑤指纹图像特征的提取。正确的顺序是(　　) A．①②⑤④③ B．①⑤②④③ C．①②③④⑤ D. ①④⑤②③ 解析 指纹锁依靠传感器采集信息。本题在考察数据采集的同时，还考察了信息的加工处理、输出等信息技术的重要加工过程。 答案 A 【变式训练2】下列有关传感器的说法，不正确的是(　　) A．传感器可以持续不断地采集数据 B．传感器由敏感元件和转换元件组成 C．传感器目前只是在手机行业普遍应用 D. 传感器对环境进行感知与测量后转换成电信号，经过处理形成数据 解析 传感器是一种能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器可以持续不断地采集数据，已广泛第应用于各行各业中。人们日常使用的设备中也包含传感器，如智能手机、可穿戴设备等。 答案 C 二、数字化 信息可以用模拟信号或数字信号表达。模拟信号以连续变化的物理量存在。数字信号在取值上是离散的、不连续的信号。模拟信号与数字信号可以相互转换，将模拟信号转换成数字信号的过程称为数字化。将模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样、量化与编码。 将模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样与量化。模拟信号先由采样器按照一定时间间隔采样获得时间上离散的信号，再经模数转换器（ADC）在数值上也进行离散化（量化），从而得到数值和时间上都离散的数字信号。 【例2】下列不属于模拟信号的是（ ） A．自然界中流水的声音 B．电流表指针指向的电流值 C．水印温度表呈现的温度值 D．存储在计算机中的照片 解析 本题考核的是模拟信号和数字信号的区别。模拟数据一般用模拟信号来表示，它是一些连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等。数字信号在取值上是离散的、不连续的信号，在信息技术中，这种信号表示的数据是指可被计算机存储、