在討論測(cè)量技術(shù)和信號(hào)處理時(shí)，了解各種規(guī)格和參數(shù)對(duì)于為您的應(yīng)用程序找到正確的設(shè)置非常重要。因此，在接下來(lái)的文章中，我們將仔細(xì)研究以下內(nèi)容:

采樣率

帶寬

數(shù)據(jù)吞吐量

什么是采樣率?

一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)是采樣率——也稱為采樣率或采樣頻率。它是一個(gè)波形每秒獲得的平均采樣數(shù)。單位是每秒采樣數(shù)，有時(shí)也可以是赫茲(Hz)。

采樣率用于信號(hào)處理領(lǐng)域，其中采樣是將連續(xù)時(shí)間信號(hào)減少為離散時(shí)間信號(hào)的過(guò)程。產(chǎn)生的樣本是信號(hào)在時(shí)間和/或空間上特定點(diǎn)的特定值。為了找到合適的采樣率，必須滿足連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)之間的奈奎斯特定理。

奈奎斯特定理-選擇正確的采樣率

定理:“如果一個(gè)函數(shù)f(t)不包含高于B赫茲的頻率，那么它可以從其坐標(biāo)中確定，這些點(diǎn)之間的間隔小于1/(2B)秒。[Shannon, Claude E.(1949年1月)]

奈奎斯特定理是信號(hào)調(diào)理基礎(chǔ)的一部分。它一方面可以用連續(xù)時(shí)間信號(hào)構(gòu)造離散時(shí)間信號(hào)，另一方面可以重構(gòu)原始信號(hào)。

然而，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，必須選擇至少與奈奎斯特率一樣高的采樣率。奈奎斯特速率等于原始信號(hào)頻率的兩倍。雖然一般選擇10倍高的采樣率，以保證足夠的信號(hào)質(zhì)量。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子:

下圖顯示了幾個(gè)正弦信號(hào)。黑色實(shí)線描述頻率為~0.48 Hz的原始信號(hào)。高亮的標(biāo)記表示根據(jù)選擇的采樣率的采樣點(diǎn)。灰色虛線表示根據(jù)采樣率重構(gòu)的信號(hào)。本例的奈奎斯特速率為0.96 Hz (2 * 0.48 Hz)。結(jié)果表明，對(duì)于采樣率為0.96 Hz的所有情況，都不能重構(gòu)原始信號(hào);只有采樣率為1hz時(shí)，它才可恢復(fù)。

欠采樣和過(guò)采樣

欠采樣(或帶通采樣)是指以低于奈奎斯特速率的采樣率對(duì)帶通濾波信號(hào)進(jìn)行采樣，但仍可重構(gòu)的過(guò)程。

過(guò)采樣是一種以高于奈奎斯特速率的采樣率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的技術(shù)。這可以提高分辨率和更好的SNR(信噪比)。為了提高一個(gè)額外的分辨率，信號(hào)必須被過(guò)采樣四次。

注意:過(guò)采樣和欠采樣這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)也用于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，但它們的含義不同。注意:這里有混淆的風(fēng)險(xiǎn)。

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