【信號】信號頻率、采樣


一、頻率、相位

1、頻率

物質在1s內完成周期性變化的次數。

f=1/T

eg:
1s做了50次周期性變化,頻率為50Hz。


2、相位

相位是對於一個波,特點的時刻在它循環中的位置:一種它是否在波峰、波谷或他們之間某點的標度。

描述波形變化的度量。

通常以度為單位,也稱為相角。

當信號波形以周期的方式變化,波形循環一周即為360度。

函數y=Acos(ωx+φ)中,ωx+φ稱為相位。


3、初相

上式x=0時函數y的相位稱為初相。


4、高頻和低頻

按照電氣和電子工程師學會(IEEE)制定的頻譜划分表,

低頻頻率為30~300kHz,

中頻頻率為300~3000kHz,

高頻頻率為3~30MHz,

頻率范圍在30~300MHz的為甚高頻,

頻率范圍在300~1000MHz或更高的為特高頻。

相對於低頻信號,高頻信號變化非常快、有突變;

低頻信號變化緩慢、波形平滑。

 

5、最高頻率分量

信號與系統中處理的信號,比如三角波和方波,大多數都是由很多不同幅度不同頻率的正弦信號分量疊加組成的,最高頻率分量就是指這些正弦信號的最大的那個頻率.。


二、采樣

1、采樣點數

采樣點數是一次向pc發送的數據量包含的點數,采樣點數決定了每次傳到pc內的數據量。
比如點數設為1000,pc內會開辟初始大小1000的buffer(buffer大小可以自己改),每采1000點往pc傳一次。
程序每次從buffer讀1000點進行處理。
所以如果你每次處理需要更多數據,可以增加采樣點數。


2、采樣頻率(HZ)

采樣頻率,也稱為采樣速度或者采樣率(SPS),定義了每秒從連續信號中提取並組成離散信號的采樣個數。

如果采樣頻率是1000,則代表它每秒鍾采1000個點,如果采樣點數為100,則每秒鍾向PC機傳送10次。

如果采樣頻率為 1000,采樣點數也設為 1000,數據的更新率是1次/每秒。
如果采樣頻率為 1000,采樣點數也設為 100,數據的更新率是10次/每秒。



3、采樣頻率與信號頻率的關系

根據奈奎斯特理論,只有采樣頻率高於原始信號最高頻率的兩倍時,才能把數字信號表示的信號還原成為原來信號。


4、擴展資料

采樣定理,又稱香農采樣定理,奈奎斯特采樣定理,是信息論,特別是通訊與信號處理學科中的一個重要基本結論。

采樣是將一個信號(即時間或空間上的連續函數)轉換成一個數值序列(即時間或空間上的離散函數)。

采樣定理指出,如果信號是帶限的,並且采樣頻率高於信號帶寬的兩倍,那么,原來的連續信號可以從采樣樣本中完全重建出來。

帶限信號變換的快慢受到它的最高頻率分量的限制,也就是說它的離散時刻采樣表現信號細節的能力是有限的。


如果信號的帶寬是100Hz,那么為了避免混疊現象采樣頻率必須大於200Hz。

采樣間隔的選擇和信號混淆:對模擬信號采樣首先要確定采樣間隔。如何合理選擇△t 涉及到許多需要考慮的技術因素。
一般而言,采樣頻率越高,采樣點數就越密,所得離散信號就越逼近於原信號。但過高的采樣頻率並不可取。

對固定長度(T)的信號,采集到過大的數據量(N=T/△t),給計算機增加不必要的計算工作量和存儲空間;
若數據量(N)限定,則采樣時間過短,會導致一些數據信息被排斥在外。
采樣頻率過低,采樣點間隔過遠,則離散信號不足以反映原有信號波形特征,無法使信號復原,造成信號混淆。


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