數(shù)據(jù)采集模塊的工作原理是什么？

　　在計算機廣泛應用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。它是計算機與外部物理世界連接的橋梁。各種類型信號采集的難易程度差別很大。實際采集時，噪聲也可能帶來一些麻煩。數(shù)據(jù)采集時，有一些基本原理要注意，還有更多的實際的問題要解決。

　　假設對一個模擬信號x(t)每隔Δt時間采樣一次。時間間隔Δt被稱為采樣間隔或者采樣周期。它的倒數(shù)1/Δt被稱為采樣頻率，單位是采樣數(shù)/每秒。t=0,Δt,2Δt,3Δt……等等，x(t)的數(shù)值就被稱為采樣值。所有x(0),xΔt),x(2Δt)都是采樣值。根據(jù)采樣定理，*低采樣頻率必須是信號頻率的兩倍。反過來說，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號而不發(fā)生畸變的*大頻率叫做恩奎斯特頻率，它是采樣頻率的一半。如果信號中包含頻率高于奈奎斯特頻率的成分，信號將在直流和恩奎斯特頻率之間畸變。

　　采樣率過低的結果是還原的信號的頻率看上去與原始信號不同。這種信號畸變叫做混疊(alias)。出現(xiàn)的混頻偏差(aliasfrequency)是輸入信號的頻率和*靠近的采樣率整數(shù)倍的差的優(yōu)良值。

　　采樣的結果將會是低于奈奎斯特頻率(fs/2=50Hz)的信號可以被正確采樣。而頻率高于50HZ的信號成分采樣時會發(fā)生畸變。分別產生了30、40和10Hz的畸變頻率F2、F3和F4。計算混頻偏差的公式是：

　　混頻偏差=ABS(采樣頻率的*近整數(shù)倍-輸入頻率)

　　其中ABS表示“優(yōu)良值”，

　　為了避免這種情況的發(fā)生，通常在信號被采集(A/D)之前，經過一個低通濾波器，將信號中高于奈奎斯特頻率的信號成分濾去。這個濾波器稱為抗混疊濾波器。

　　采樣頻率應當怎樣設置。也許可能會首先考慮用采集卡支持的*大頻率。但是，較長時間使用很高的采樣率可能會導致沒有足夠的內存或者硬盤存儲數(shù)據(jù)太慢。理論上設置采樣頻率為被采集信號*高頻率成分的2倍就夠了，實際上工程中選用5～10倍，有時為了較好地還原波形，甚至更高一些。

　　通常，信號采集后都要去做適當?shù)男盘柼幚?，例如FFT等。這里對樣本數(shù)又有一個要求，一般不能只提供一個信號周期的數(shù)據(jù)樣本，希望有5～10個周期，甚至更多的樣本。并且希望所提供的樣本總數(shù)是整周期個數(shù)的。這里又發(fā)生一個困難，并不知道，或不確切知道被采信號的頻率，因此不但采樣率不一定是信號頻率的整倍數(shù)，也不能保證提供整周期數(shù)的樣本。所有的僅僅是一個時間序列的離散的函數(shù)x(n)和采樣頻率。這是測量與分析的*依據(jù)。數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集儀表等，都是數(shù)據(jù)采集工具。