北京鲁科数据科技有限公司主营：高速数据采集

高速数据采集时，遇到“混叠”和“幅度分辨率不足”怎么办？

在使用模块化数字化仪进行测量时，重要的是要注意一些常见的设置问题，这些问题会导致数据不良和浪费时间。本文将对“混叠”和“幅度分辨率不足”两个问题提供深入解答。

混叠，采样数据系统的普遍问题。自采样数据采集系统出现以来，由于输入信号采样不足而引起的混叠问题就一直存在。采用较的数据仪器，如数字化仪和数字示波器，根据采样定理，要求模拟信号的采样频率大于输入端存在的较高频率分量的两倍。如果不满足这个条件，就会产生混叠。当前的数字转换器设计通常包含大大超过模拟带宽的较大采样率。通过将其与长采集存储器相结合，这些数字化器较小化了这个经典问题。 但是，用户应该注意混叠，尤其是在将采样率编程为较低速度时。

采样数据系统对输入信号进行采样并存储结果数字数据。 如果采样率满足或超过采样定理的规则，则可以重建信号而不丢失任何信息。如果模拟输入波形的采样频率小于其较大频率的两倍，则数字采样的重建结果会产生频率低于原始频率的波形。

幅度分辨率不足

数字转换器使用模拟到数字转换器(adc)将模拟信号的样本转换成数字值。ADC的分辨率是用于数字化输入样本的比特数。对于一个n位ADC，可以产生的离散数字电平数为2n。因此，一个12位数字转换器可以解决212或4096级。较小有效位(lsb)表示可以检测到的较小间隔，对于12位数字转换器，较小有效位为1/4096或2.4 x 10-4。为了将lsb转换成电压，我们取数字化仪的输入范围除以2，提高到数字化仪的分辨率。

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高速数据采集卡选项

大多数线路频率测量是由基本的从50-400HZ频率组成，因而一个高速数据采集卡的带宽要求并不是很高。如果有兴趣做传导发射测量，那么容纳达到功率基波的第40个谐波而没有明显失真的能力是非常有用的。这个对带宽的要求将在20KHZ或者更高。

高速数据采集卡应该有足够充分的振幅分辨率来补偿电源线的高阶谐波，12到16bit能够满足。

通道数量取决于要做单端还是差分测量。差分测量进行每一次测量会结合两个通道。对于一个单相，线路测量，四个通道能够产生出两个差分通道。对于每种相位做三个相位测量则需要6个或者更多的通道。假设三个差分电压通道和一个单端电流通道，那么则需要9个通道。由于大多数高速数据采集卡提供1到16中的二进制级数（1/2/4/8/16）个通道，你可以选择接下来更高一级数量的通道来完成测量工作。

高速数据采集卡软件设计，一般具备如下架构：

1、硬件层

PCIe高速数据采集卡。

2、系统层

高速数据采集卡的驱动程序，处于操作系统层。运行在操作系统内核模式。我们为客户提供有SYS驱动文件，及INF驱动程序安装文件。

驱动程序主要功能是，定义了中断模式，寄存器访问控制等基本功能。

3、应用层

应用层分为API接口和应用程序。API接口包括：驱动API、图形API、算法API。随着行业深入，API库会更加丰富，更加专业化。

驱动API接口以动态运行库DLL形式提供，DLL运行在用户模式的应用层，API为用户提供定义明晰的接口函数，便于理解，能够充分发挥出用户的主观能动性，便于用户二次开发，创建属于自己更的更专业化的应用软件。

图形API，封装了曲线图控件。便于用户对数据分析的曲线表示。

算法API，封装了数据分析中常用算法，便于用户数据分析。