如何根據(jù)傳感器的信號頻率選擇合適的采樣頻率？

實驗設(shè)備

實驗設(shè)備：信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集卡USB_DAQ V5.2-32及配套的上位機(jī)測試軟件。

首先，我們把信號發(fā)生器設(shè)置成輸出信號頻率1khz的正弦波，那么它的信號周期(信號頻率的倒數(shù)）
1/1k=1ms

我們打開數(shù)據(jù)采集卡配套的測試軟件;
設(shè)置顯示數(shù)據(jù)100個，采樣頻率設(shè)為2000，也就是信號頻率的2倍，看一下。

采樣頻率設(shè)為2000，采樣就是0.5ms采一次數(shù)據(jù)。我們現(xiàn)在信號周期是1ms,如果初始采樣點為0位置，0.5ms時候正好是又回到Y(jié)坐標(biāo)0位置，這樣我們無法看到實際輸出的正弦波形的波形信號，

如圖1

下面，我們再使用5k的采樣頻率試一下，采樣就是0.2ms采一次數(shù)據(jù)，在半個信號周期，0.5ms時間，只能采集2次，這時出現(xiàn)的波形就呈三角狀，不是太圓滑，不能正確顯示信號發(fā)生器發(fā)生的波形。如圖2

下面，我們再使用10k的采樣頻率試一下，采樣就是0.1ms采一次數(shù)據(jù)，在半個信號周期，0.5ms時間，只能采集5次，這時出現(xiàn)的波形就呈三角狀，不是太圓滑，不能正確顯示信號發(fā)生器發(fā)生的波形。如圖3

下面，我們再使用20k的采樣頻率試一下，采樣就是0.05ms采一次數(shù)據(jù)，在半個信號周期，0.5ms時間，可以采集10次，這時出現(xiàn)的波形就比較圓潤，可以正確顯示信號發(fā)生器發(fā)生的波形。如圖4：

我們這次使用的USB_DAQ V5.2-32這款采集卡，每個通道最高采樣頻率是50k/通道!

也就是我們最高只能測量信號頻率為2.5Khz的波形。我們信號發(fā)生器設(shè)置為±2V，也就是4V的幅值，然后看下測試程序?？梢钥吹轿覀儾杉秸?fù)2V范圍內(nèi)的正弦波形。如圖5

總結(jié)

信號頻率和采樣頻率之間的關(guān)系，根據(jù)奈奎斯特采樣定理，采樣頻率需要大于信號頻率的2倍，才能測到信號存在，那么要想完整的還原一個正弦波形，2倍的采樣頻率，5倍的采樣頻率以及10倍的采樣頻率都是不夠的，一般需要20倍的采樣頻率才能完整的還原一個標(biāo)準(zhǔn)的正弦波信號。視頻分別以這2.5.10.20倍的采樣頻率對一個正弦波信號做了采集波形對比及分析，希望大家能對信號頻率和采樣頻率的關(guān)系有個很好的理解。

審核編輯 黃宇