数据采集的基本原理

在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。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。

假设对一个模拟信号x(t）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。t=0，Δt,2Δt,3Δt……等等，x(t）的数值就被称为采样值。所有x(0),xΔt),x（2Δt）都是采样值。根据采样定理，很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很大频率叫做奈奎斯特频率，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，信号将在直流和奈奎斯特频率之间畸变。

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）。

采样的结果将会是低于奈奎斯特频率(fs/2=50Hz）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10Hz的畸变频率F2、F3和F4。计算混频偏差的公式是：

混频偏差=ABS(采样频率的整数倍－输入频率）

电流数据采集技术    

我们可以同构不同速率测量的正弦波来理解其原因，情况A，频率f的正弦波以同一频率采样，这些采样标记在原始信号的左侧，在右侧构建时，信号错误地显示为恒定直流电压。情况B，采样率是信号频率的两倍。现在信号显示为三角波。这种情况下，f等于奈奎斯特频率，这也是特定采样频率下为了避免混叠而允许的高频率分量。情况C，采样率是4f/3。此时重构的波形无法准确的还原原波形信号。可见，采样率过低会造成波形重构不准确。因此，为了无失真地***原波形信号，采样率fs必须大于被测信号感兴趣高频率分量的两倍。通常希望采样率大于信号频率约五倍。

数据采集

一个完整的数据采集系统通常由原始信号、信号调理设备、数据采集设备和计算机四个部分组成。但是，很多自然界中的原始物理信号并非直接可测的电信号，所以，我们必须通过传感器将这些物理信号转换为数据采集设备可以识别的电压或电流信号。

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数据采集”这一术语涉及许多测量应用，所有这些应用都需要某种形式的表征、监测或控制。无论是何种特定应用，所有数据采集系统的作用无非就是测量物理参数（温度、压力、流量等），或是根据接收的数据采取特定动作（发出音频警报、开灯等）。