数据采集与处理技术.ppt

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1、教学内容第2章模拟信号的数字化处理1第2章模拟信号的数字化处理2.1概述2.2采样过程2.3采样定理2.7量化与量化误差2.8编码2.4频率混淆及其消除的措施2.6模拟信号的采样控制方式本章教学内容2第2章模拟信号的数字化处理2.1概述32.1概述本节教学目标理解模拟信号转换成数字信号的过程42.1概述在数据采集系统中存在两种信号：①模拟信号—②数字信号—信号种类被采集物理量的电信号。计算机运算、处理的信息。52.1概述在开发数据采集系统时，首先遇到的问题：如何把模拟信号转换成数字信号？62.1概述模拟信号转换成数字信号，经历了以下过程：①时间断续②数值断续过程量化编码信号转换过程如图

2、2-1所示。72.1概述x(t)xS(nTS)xq(nTS)x(n)采样/保持量化编码计算机tx(t)txS(nTS)txq(nTS)x(n)n001011100010010011图2-1信号转换过程q2q3q4qTS2TS3TS…TS2TS3TS…8第2章模拟信号的数字化处理2.2采样过程92.2采样过程本节教学目标理解模拟信号的离散过程102.2采样过程采样过程—一个连续的模拟信号x(t)，通过一个周期性开闭（周期为TS，开关闭合时间为τ）的采样开关K之后，在开关输出端输出一串在时间上离散的脉冲信号xs(nTs)。采样过程如图2-2所示。112.2采样过程图2-2中：xs(nTs)

3、—0,TS,2TS—τ—TS—图2-2采样过程tx(t)x(t)KδTs(t)xS(nTS)txS(nTS)τTSTS2TS3TS…采样信号;采样时刻采样时间；采样周期。122.2采样过程应该指出，在实际应用中，τ<

4、续信号x(t)，其频谱X(f)，以采样周期TS采得的信号为xs(nTs)。如果频谱和采样周期满足下列条件：①频谱X(f)为有限频谱，②TS≤即当

5、f

6、≥，X(f)=01___2fCfC162.3采样定理则连续信号唯一确定。式中fc—信号的截止频率x(t)=∑+∞n=-∞xS(nTS)______________sin__πTS(t-nTS)__πTS(t-nTS)(2-2)n=0，±1，±2，……，172.3采样定理采样定理指出：对一个频率在0～fc内的连续信号进行采样，当采样频率为fs≥2fc时，由采样信号xs(nTs)能无失真地恢复为原来信号x(t)。182.3采样定理2.采样定理

7、中两个条件的物理意义⑴条件1的物理意义模拟信号x(t)的频率范围是有限的，只包含低于fc的频率部分。图2-4fC与TS的关系192.3采样定理⑵条件2的物理意义采样周期Ts不能大于信号截止周期Tc的一半。3.采样定理不适用的情况一般来说，采样定理在时是不适用的。fC=__12TS202.3采样定理例如，设信号当时，其采样值为x(t)=Asin(2πfCt+)fC=__12TSxS(n)TS=Asin(______πnTSTS+)212.3采样定理则有讨论：当xS(n)TS=Asin(πn+)=Asin(πn+)coscosπnsin=Acosπnsin=A(-1)nsin=0，法恢复原

8、来的模拟信号x(t)。xS(nTS)=0，即采样值为零，无222.3采样定理当当综上所述，只有在采样起始点严格地控制xS(nTS)的幅值均小于原sin

9、

10、<0<1时，模拟信号，出现失真。sin

11、

12、xS(nTS)=1时，信号x(t)的幅值相同，但必须保证=—2。恢复出原模拟信号x(t)，然而这是难以做到的。，它与原=(-1)An在=—2时，才能由采样信号xS(nTS)不失真地232.3采样定理结论：采样定理对于是不适用的。fC=__12TS24第2章模拟信号的数字化处理2.4频率混淆与消除频混的措施252.4频率混淆与消除频混的措施本节教学目标理解产生频率混淆的原因理解消除频率混淆的措施

13、261.频率混淆频率混淆—模拟信号中的高频成分）被叠加到低频成分（）上的现象。2.4频率混淆与消除频混的措施什么是〞频率混淆〞？f

14、

15、>__2TC（1f

16、

17、<__2TC127频率混淆如图2-5所示。例如：某模拟信号中含有频率为900Hz，400Hz及100Hz的成分。若以fS=500Hz进行采样，此时：Hz，但是：2.4频率混淆与消除频混的措施图2-5高频与低频的混淆fS>2×100fS<2×900Hz，fS<2×400Hz，282.4频率混淆