文档介绍：东北大学机械工程与自动化学院( 2012 ) Page ?2学****导航 数据采集与分析系统的构成 信号数字化处理中的主要问题 快速傅里叶变换原理 数据采集元件 虚拟仪器 基于计算机的数据采集系统设计 Page ?3 数据采集与分析系统的构成计算机数据采集与分析系统 Page ?4 (1) 信号调理目的是把信号变成便于数字处理的形式,包括: ?电压幅值的放大或衰减,以便于采样; ?用低通滤波器消除信号中的高频噪声; ?如果信号中不应有直流分量,则隔离信号中的直流分量; ?如果原信号为调制信号,则应解调。应根据测试对象、信号特点和数字处理设备的能力安排信号调理环节。 数据采集与分析系统的构成 Page ?5 (2) 模数(A/D) 转换对原信号时间上等间隔采样、保持和幅值上的量化及编码,模拟量→数字量,即连续信号→离散的时间序列。(3) 数字信号分析截断,有时序列加权,数字滤波。然后按给定的程序运算。(4) 输出结果可直接显示或打印,也可用数模(D/A) 转换器转换成模拟量, 输入受控装置。如有必要可将处理结果输入后续计算机用专门程序做后续处理。 数据采集与分析系统的构成 Page ?6 1、A/D 转换 1) A/D 转换过程采样――利用采样脉冲序列 s(t) ,从连续时间信号x(t) 中抽取一系列离散样值,使之成为采样信号x(nTs )的过程. 信号数字化处理中的主要问题编码――将离散幅值经过量化以后变为二进制数字的过程。量化――把采样信号 x(nTs ) 经过舍入变为只有有限个有效数字的数,这一过程称为量化. Page ?7 采样(1) 采样和迭混现象采样是在模数转换过程中以一定时间间隔对连续时间信号进行取值的过程。数学描述是用间隔为 T s的周期单位脉冲序列去乘模拟信号 x(t) 。各采样点的信号幅值: )()( snT ttg?????????t nT ttxd)()( s? n????012,,,?)( s nT x 信号数字化处理中的主要问题 Page ?8 ?采样结果必须唯一地确定原始信号。?采样间隔太小( 采样频率高) ,对定长的时间记录,数字序列长,计算量大; ?如果数字序列长度一定,则只能处理很短的时间历程,可能产生较大的误差。?若采样间隔太大(采样频率低),可能丢掉有用的信息。 信号数字化处理中的主要问题 Page ?9时域采样迭混现象 信号数字化处理中的主要问题 Page ? 10 (2) 采样函数的频谱采样函数: ?,2,1,0???n 写成复指数形式: , 1)( s π2js?????? n tg n????012,,,?)()( sn nT ttg????????傅里叶级数的复指数形式 tfnjn n seCtg ?2)(??????利用筛选特性,系数 C n为: s t nfj TTs t nfj TTs nT dtetT dtetgT C s ss s ss1 )( 1)( 1 2 2/2/ 2 2/2/????????????一个周期内, n=0 ,有 g(t)= δ(t) 筛选特性)( 0 2 0ffe tfj????? 信号数字化处理中的主要问题