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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。如12位分辨率，当电压量程为5000mV，单位增量为（5000mV）/4096=1。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。高速数据采集存储板卡设计介绍所设计的高速数据采集高速、大容量存储卡和系统实现方案。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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数据采集卡的数据传输方式

数据传输方式是指数据采集卡将采集到的数据传输给计算机的方式。数据采集卡的制造厂商附件中都会提供相应的动态链接库文件（DLL）和相应的函数及应用方法，并给出常用语言的例程。一般数据采集卡有三种方式传输到计算机。

（1）软件读取 计算机通过软件对每一次AD采样发出命令，等待采样结束，然后读取采样结果。这种方式数据传输速度较慢，占用计算机资源较多，在计算机全速运行的模式下一般可达30Kbit/s。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。但这种方式编程简单，对于采样速度要求不高（<10000K/s）和计算机负荷不重的情况下通常采用这种方式。

（2）中断方式 计算机采用中断方式接收数据采集卡的采集结果。这种方式计算机的资源较少，是一种搞笑的数据传输方式，适合高速连续的数据采集和处理。时间戳是相对于所述记录的开始，到一个定义的零时间或者“外部同步的无线电时钟或GPS接收机。不是所有的数据采集卡都具有中断传输的功能，这一点在主句采集卡选型的时候一定要注意，有些数据采集卡标称具有中断传输功能，但并不可靠，甚至无法使用。一般要具有中断传输功能并可靠的工作，数据采集卡设计有FIFO是必要的，没有FIFO的数据采集卡很难保证中断数据传输的可靠性。

（3）DMA方式 采集卡与计算机之间实现储存器的直接数据存取，这种方式在实际应用中不多。

数据传输方式很大程度上决定了数据采集的速度，标称的速度是数据采集卡能够达到的较大采样速度，如果不使用恰当的传输方式，通常是达不到标称采样速度的。