如何根據(jù)傳感器的信號(hào)頻率選擇合適的采樣頻率？

實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集卡USB_DAQ V5.2-32及配套的上位機(jī)測(cè)試軟件。

首先，我們把信號(hào)發(fā)生器設(shè)置成輸出信號(hào)頻率1khz的正弦波，那么它的信號(hào)周期(信號(hào)頻率的倒數(shù)）
1/1k=1ms

我們打開(kāi)數(shù)據(jù)采集卡配套的測(cè)試軟件;
設(shè)置顯示數(shù)據(jù)100個(gè)，采樣頻率設(shè)為2000，也就是信號(hào)頻率的2倍，看一下。

采樣頻率設(shè)為2000，采樣就是0.5ms采一次數(shù)據(jù)。我們現(xiàn)在信號(hào)周期是1ms,如果初始采樣點(diǎn)為0位置，0.5ms時(shí)候正好是又回到Y(jié)坐標(biāo)0位置，這樣我們無(wú)法看到實(shí)際輸出的正弦波形的波形信號(hào)，

如圖1

下面，我們?cè)偈褂?k的采樣頻率試一下，采樣就是0.2ms采一次數(shù)據(jù)，在半個(gè)信號(hào)周期，0.5ms時(shí)間，只能采集2次，這時(shí)出現(xiàn)的波形就呈三角狀，不是太圓滑，不能正確顯示信號(hào)發(fā)生器發(fā)生的波形。如圖2

下面，我們?cè)偈褂?0k的采樣頻率試一下，采樣就是0.1ms采一次數(shù)據(jù)，在半個(gè)信號(hào)周期，0.5ms時(shí)間，只能采集5次，這時(shí)出現(xiàn)的波形就呈三角狀，不是太圓滑，不能正確顯示信號(hào)發(fā)生器發(fā)生的波形。如圖3

下面，我們?cè)偈褂?0k的采樣頻率試一下，采樣就是0.05ms采一次數(shù)據(jù)，在半個(gè)信號(hào)周期，0.5ms時(shí)間，可以采集10次，這時(shí)出現(xiàn)的波形就比較圓潤(rùn)，可以正確顯示信號(hào)發(fā)生器發(fā)生的波形。如圖4：

我們這次使用的USB_DAQ V5.2-32這款采集卡，每個(gè)通道最高采樣頻率是50k/通道!

也就是我們最高只能測(cè)量信號(hào)頻率為2.5Khz的波形。我們信號(hào)發(fā)生器設(shè)置為±2V，也就是4V的幅值，然后看下測(cè)試程序?？梢钥吹轿覀儾杉秸?fù)2V范圍內(nèi)的正弦波形。如圖5

總結(jié)

信號(hào)頻率和采樣頻率之間的關(guān)系，根據(jù)奈奎斯特采樣定理，采樣頻率需要大于信號(hào)頻率的2倍，才能測(cè)到信號(hào)存在，那么要想完整的還原一個(gè)正弦波形，2倍的采樣頻率，5倍的采樣頻率以及10倍的采樣頻率都是不夠的，一般需要20倍的采樣頻率才能完整的還原一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正弦波信號(hào)。視頻分別以這2.5.10.20倍的采樣頻率對(duì)一個(gè)正弦波信號(hào)做了采集波形對(duì)比及分析，希望大家能對(duì)信號(hào)頻率和采樣頻率的關(guān)系有個(gè)很好的理解。

審核編輯 黃宇