在討論測量技術(shù)和信號處理時(shí)，了解各種規(guī)格和參數(shù)對于為您的應(yīng)用程序找到正確的設(shè)置非常重要。因此，在接下來的文章中，我們將仔細(xì)研究以下內(nèi)容:
采樣率
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)。
采樣率用于信號處理領(lǐng)域，其中采樣是將連續(xù)時(shí)間信號減少為離散時(shí)間信號的過程。產(chǎn)生的樣本是信號在時(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)信號和離散信號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，那么它可以完全從其坐標(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)間信號構(gòu)造離散時(shí)間信號，另一方面可以重構(gòu)原始信號。
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，以保證足夠的信號質(zhì)量。
下面是一個(gè)簡單的例子:
下圖顯示了幾個(gè)正弦信號。黑色實(shí)線描述頻率為~0.48 Hz的原始信號。高亮的標(biāo)記表示根據(jù)選擇的采樣率的采樣點(diǎn)?；疑摼€表示根據(jù)采樣率重構(gòu)的信號。本例的奈奎斯特速率為0.96 Hz (2 * 0.48 Hz)。結(jié)果表明，對于采樣率為0.96 Hz的所有情況，都不能重構(gòu)原始信號;只有采樣率為1hz時(shí)，它才可恢復(fù)。
欠采樣和過采樣
欠采樣(或帶通采樣)是指以低于奈奎斯特速率的采樣率對帶通濾波信號進(jìn)行采樣，但仍可重構(gòu)的過程。
過采樣是一種以高于奈奎斯特速率的采樣率對信號進(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，信號必須被過采樣四次。
注意:過采樣和欠采樣這兩個(gè)術(shù)語也用于統(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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