加速度分析改进

“采样”的周期,是将模拟波形转换为数字数据所需要的处理过程,称为采样周期或采样间隔。电子测量仪器在每个采样周期测量数据。因此,如果采样周期选择不正确,可能无法测量出准确的波形。另一方面,“混叠”,也被称为“折叠噪声”,是指在模拟信号采样过程中发生的一种现象。混叠对FFT分析和类似操作有很大的影响。
本节解释“采样”和“滤波”,它们的实现是为了防止混叠的影响。

采样周期和混叠

采样周期

如下图所示,一个大约是输入信号周期5倍的慢采样周期会产生一个锯齿波形,但是一个比输入信号周期(10倍或更多)快的采样周期可以重现一个几乎与输入信号相同的波形。

采样周期

混叠

在采样定理中,为了对某一频率为鳍的交流信号进行A/D转换,然后再进行D/A转换,从而忠实地重新生成原始信号,采样频率fs至少为2 ×鳍。如果fs比fin小,需要注意,因为在这种情况下观察到一个称为混叠的不存在的波形。

混叠

fs >鳍
输入信号被如实地再现。

Fs≈2 × fin
输入信号的频率几乎被复制,但振幅上有拍。

Fs = 2 × fin
在这种情况下,鳍被称为奈奎斯特频率。
如果采样相位不匹配,就会观察到一个小振幅的波形。

fs <鳍
观察到一个频率低于输入频率鳍的波形。这种波形称为混叠波形。

采样时钟

抗锯齿过滤器

采样和FFT计算后,如果显示包含采样频率一半以上的信号,则可以观察到一个不存在的频谱。这个频谱被称为折叠噪声或混叠。
抗混叠滤波器是一种低通滤波器,它可以用高阻尼特性抑制采样率一半以上的频率。
经过抗混叠滤波器的采样信号可以防止发生混叠。

抗锯齿过滤器

在图中,纵轴表示输入信号的阻尼率,横轴表示输入频率与采样频率的比值。
你可以看到,如果输入频率除以采样频率大于等于0.5,即采样频率大于等于输入频率的两倍,输入信号就会被大大抑制。

指数