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1、肄 Z “ffyhof数据采集及转换一、实验名称数据采集及转换二、实验目的1、掌握通道总数、最小采样间隔及采样频率的关系2、根据输入信号的频率正确选择最小采样间隔3、了解和计算采样频率与折叠频率的关系4、理解工程变换的意义三、实验原理1. 由采样定理，每通道的采样频率为： fss2.5fm(Hz)AD 巡回采集频率为：fsm2.5fm*chs (Hz)AD巡回采集最小采样间隔：vcy=1000000/fsm (us)2. 当采样频率小于输入信号的最大频率的 2 倍时会造成频率混叠，产生频率混 叠现象。但在实际中，输入信号的频率可能很大，人们并不需要分析到这么高 的频率或多数情况下，由于噪声的干
2、扰，使得输入信号频率不能确定，故通常 对信号进行低通滤波，低通滤波器的上限频率有分析的要求确定，采样频率由 低通滤波器而定，而折叠频率 fd 由采样频率而定：f丄d23、在数据采集中，通过 A/D 采集得到的是二进制数，而这些数据不利于我们 观察和应用，所以需要工程变换为我们易看易懂的数据。例如我们要采集士5V 的正弦波，A/D采集用12位，未经工程变换得到的峰值为士 2048，显然这不是5000mVq =我们需要的值，为此引入一个系数 2048 进行工程变换得到所需要的值。四、实验内容及分析连线框图1、采样间隔的选择实验要求输入频率 fr 为 1kHz 正弦信号，幅值约 2v 左右，计算每通
3、道的信号 采样频率fs2.5fr,对应的采样间隔为TO=l/fr，在采集程序中，选择起始通道 vho为1、通道总数vhs在210范围取值。(1)本次实验中选取vhs为8最小采样间隔为35us,采样频率fs = 106 / (10 x 35)= 2857.2Hz 2500Hz，符合采样定理。采样间隔T0=1/fs=350us，则每通道最小采样间隔Vyc=350/10=35us与软件所显示的一致。如下图，所测的频率为 984.93Hz。2)改变通道总数为 10，最小采样间隔为 30us ，则采样频率fs = 106 /(10x30)= 3333.4Hz2500Hz，符合采样定理。采样间隔T0=1/
4、fs=300us，Vyc=300/10=30us与软件显示一致。如下图，所测的频率为 983.07Hz。选择A/Dgo 5 炽 1。切 %网us 采集卡 |ADlink PCI-9118DG耒集 MS 序：012345673901234567890123456789012345673 信号波形信号频谱工程变换|轴心轨迹相关分析统计分析序号频率幅值I1.983. 072015. 6勺2.996. 092. 683.970, 052, 364.406. 9.325.957. 03.316.1009. 11.317.234. 38.29取279. 95 299.3. 26.2810.426. 43.
5、2710个主要频率分量 通道1峰值通.道2峰值显示适道1显示通道23)改变信号的输入频率为500HZ,通道总数为6,最小采样间隔为40us。采样频率O.5x(/方皿20HZ.进H 5符合采样定理，能够正常 采集信号。此时的最小采样间隔 Vyc=480/6=80us ，如下图所示 ，所采频率为500.49Hz。分析结论：最小采样间隔的选取与输入频率的大小有关，与通道总数的数量无 关。2、折叠频率试验(1)根据要求采集卡第一通道连接信号发生器，其它通道可以接地在采集 程序中，选择起始通道 vho 为 1、通道总数 vhs 为 10，固定最小采样间隔vyc为50us，输入频率fr调节为800Hz正弦
6、信号，幅值约为2V左右。此时 的采样频率fs = 0.8x 106 /(10x 50)= 1600Hz 200Hz,不符合采样定理。此时就使得所采集到得信号发生频率混叠，折叠频率f = fs/2 = 800Hz。如下 d图所示，采集到得信号频率为 800.78Hz。(2)改变信号输入频率为1500Hz，其余的不变。此时的采样频率fs = 1.5x106 /(10x50) = 3000Hz 3750Hz，仍然不符合采样定理。此时的折叠频率f = fs/2 = 1500Hz，由于发生混叠，采集的信号频率为500Hz，如下图所 d示:(3)改变输入信号的频率为 2500 Hz, 其余的不变。此时的采
7、样频率fs = 2.5x106 /(10X50) = 5000Hz 7250Hz，不符合采样定理。(输入频率为 500Hz 时，采样频率 fs = 0.6x 106/(I0x 10= 600Hz 1500Hz，不符合采样定理。J砂动信号分析选择A/DVho3V 以讪小采集卡 （ADlink PCI-9118DG 虚示道潼M O 显示通道2 O控制r单采|Q存盘连躱皀打印r停止广文件频率分辨率（hz） ： . 97壘 68. 36 B . 08采集適道底序：0123456789012345678901234567S901234567S信号波形 信号频谱|工程变换丨轴心轨迹 相关分析丨统计分析|序
8、号1频率幅值|1.98.132.3S6. 72.13.162. 11.14.309. 57.15.46. 88.096.331. 05.097.147. 46.098.20S.98.099.381. 84.0910.238. 28.0810个主要频率分量 通道1峰值|適道2峰值|输入频率为1200Hz 时采样频fs = 1.2x106 /(10x100)= 1200Hz A/DVho |1 _5 保 10 7_3采集卡 adlink PCI-91TSDG显示逋道2us控制广单采怦连续r停止r文件昌打印10个主要频率分量采集適道厳序：0123456789012345673901234567390
9、12345613 信号波形信号频谱工程变换轴心轨迹相关分析统计分析序号频率幅值I1.50012071. 922.507.S1.143.492. 19.144*376.95.125.621. 09.116.753. 91.17.916. 02.098.125.099.634. 77.0910.191. 41.09通道1峰值结论分析：在数据采集中，通过A/D采集得到的是二进制数，而这些数据不利于我们观察和应用，所以需要工程变换为我们易看易懂的数据。通过工程变换引入一个系数q来得到我们需要的值，这为我们提供了极大地便利。四结论通过这次实验使我对采样间隔的选择以及选择不当会出现的问题有一个很深的 了解很认识，同时也初步了解到了工程变换的意义，这使我对数据的采集和转 换原理和过程有了一个全新的认识。
