计算机数据采集系统概述
数据采集基础知识PPT课件
数据处理
对采集到的数据进行处理和分析 ，提取有用信息。
04 数据采集方法分类与特点
手动录入法
定义
通过人工方式将数据逐条录入到目标系统中。
缺点
效率低下，易出错，不适合大规模数据采集。
优点
灵活性高，适用于小规模、非结构化数据采 集。
应用场景
问卷调查、实验数据记录等。
数据传输技术
数据传输方式
可分为有线传输和无线传 输两种，有线传输稳定可 靠，无线传输灵活方便。
数据传输协议
如TCP/IP、HTTP、MQTT 等，用于规定数据传输的 格式和规则。
数据传输安全
采用加密技术、身份认证 等措施，确保数据传输过 程中的安全性和完整性。
数据存储技术
数据存储介质
包括磁存储、光存储、半导体存储等， 不同介质具有不同的性能和成本。
数据采集基础知识ppt课件
contents
目录
• 数据采集概述 • 数据采集技术原理 • 数据采集系统组成与功能 • 数据采集方法分类与特点 • 数据采集工具介绍及使用技巧 • 数据采集实施流程与规范 • 数据采集挑战与解决方案
01 数据采集概述
数据采集定义与重要性
数据采集定义
数据采集是指从各种数据源中收 集、提取和整理数据的过程，为 后续的数据分析、数据挖掘等提 供基础数据支持。
自动导入法
定义
通过预设的规则和模板，将数据源中 的数据自动导入到目标系统中。
优点
效率高，准确性好，适用于结构化数 据采集。
缺点
灵活性差，需要预先定义好数据格式 和导入规则。
应用场景
数据库数据迁移、文件数据导入等。
数据采集与分析技术(第2版)课件：计算机数据采集与分析技术概述
计算机数据采集与分析技术概述
1. 3 数据采集与分析系统的主要性能指标
数据采集系统的性能要求与具体应用目的和应用环境有 密切关系，对应不同的应用情况往往有不同的要求。下面是 比较常用的几个指标及其含义。
计算机数据采集与分析技术概述
1. 系统分辨率 系统分辨率是指数据采集系统可以分辨的输入信号的最 小变化量。通常可以使用如下几种方法表示系统分辨率: ·使用系统所采用的 A / D 转换器的位数来表示系统分 辨率。 ·使用最低有效位值(LSB )占系统满度值的百分比来表 示系统分辨率。 ·使用系统可分辨的实际电压数值来表示系统分辨率。 ·使用满度值的百分数来表示系统分辨率。 表 1.1 给出了满度值为 10V 时数据采集系统的分辨率。
计算机数据采集与分析技术概述
(2)软件在数据采集系统中的作用越来越大，增加了系 统设计的灵活性和功能。
(3)数据采集与数据处理相互结合得日益紧密，形成数 据采集与处理相互融合的系统，可实现从数据采集、处理到 控制的全部工作。
(4)速度快，数据采集过程一般都具有“实时”特性。 对于通用数据采集系统一般希望有尽可能高的速度，以满足 更多的应用环境。
计算机数据采集与分析技术概述
数据采集与分析技术所涉及的学科和理论比较多。数据 采集主要涉及的学科有测试与仪器科学、信息与通信科学和 计算机科学。其中测试与仪器科学侧重于信息的获取，信息 与通信科学侧重于信息的传输，计算机科学侧重于信息的分 析处理。
计算机数据采集与分析技术概述
1. 1. 1 信息和信号 有关信息(Information )至今还没有一个统一的确切定义，
计算机数据采集与分析技术概述
计算机数据采集与分析技术概述
2. 系统精度 系统精度是指当系统工作在额定采集速率下，整个数据 采集系统所能达到的转换精度。A / D 转换器的精度是系统 精度的极限值。实际上，系统精度往往达不到 A / D 转换器 的精度。因为系统精度取决于系统的各个环节(子系统)的精 度，如前置放大器、滤波器、模拟多路开关等，只有当这些 子系统的精度都明显优于 A / D 转换器精度时，系统精度才 能达到 A / D 转换器的精度。这里还应注意系统精度与系统 分辨率的区别。系统精度是系统的实际输出值与理论输出值 之差，它是系统各种误差的总和，通常表示为满度值的百分 数。
数据采集应用案例PPT课件
第四阶段
以虚拟仪器为核心的自动测试 系统阶段。
数据采集系统组成要素
传感器
一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将 感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其 他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处 理、存储、显示、记录和控制等要求。
数据采集设备
将经过信号调理器处理后的模拟信号转换为数字 信号，并进行相应的处理，如数字滤波、数据压 缩等。
采集性能问题
安全性和隐私问题
大规模数据采集可能面临性能瓶颈，如网 络带宽限制、存储资源不足等。
数据采集涉及敏感信息和隐私保护，需要 加强安全性和隐私保护措施。
发展趋势预测
自动化和智能化
未来数据采集将更加自动化 和智能化，通过机器学习和 人工智能技术实现自适应的 数据采集和清洗。
实时化和流式处理
随着实时数据需求的增加， 数据采集将更加注重实时性 和流式处理能力，以满足实 时分析和决策的需求。
数据采集应用案例 ppt课件
目录
• 数据采集概述 • 数据采集技术原理及方法 • 数据采集在各领域应用案例
目录
• 数据采集系统设计与实现 • 数据采集技术应用挑战及发展趋势 • 总结与展望
01
数据采集概述
数据采集定义与意义
数据采集定义
数据采集是指从传感器和其它待 测设备等模拟和数字被测单元中 自动采集非电量或者电量信号,送 到上位机中进行分析，处理。
远程医疗
通过数据采集技术，实现患者生 理参数的远程监测和诊断，提高
医疗服务的可及性和效率。
医疗大数据分析
对海量医疗数据进行分析和挖掘， 发现疾病规律和治疗方案，提高医 疗水平和治愈率。
个性化医疗
基于患者个体特征和历史数据，制 定个性化治疗方案和健康管理计划， 提高治疗效果和患者生活质量。
数据采集的设计报告
目录摘要 (3)引言 (5)第一章数据采集系统的概述 (6)1.1 数据采集系统基本概述 (6)1.1.1 数据采集 (6)1.1.2 数据采集系统的分类 (6)1.1.3 数据采集系统的基本功能 (7)1.1.4 数据采集系统的结构形式 (7)第二章数据采集系统整体设计 (8)2.1 硬件设计原则 (8)2.2 软件设计原则 (8)第三章数据采集系统的硬件设计 (9)3.1 系统工作原理 (9)3.2 硬件工作原理 (9)3.2.1 CPU处理核心模块(STC89C52) (9)3.2.2 DS18B20温度传感器模块 (11)3.3 电路设计 (14)3.3.1 CPU处理模块 (14)3.3.2 显示电路 (15)3.3.3 通信电路 (15)3.3.4 复位电路 (15)3.3.5 温度采集电路 (16)3.3.6 晶振电路 (16)3.3.7 警报电路 (17)第四章数据采集系统的软件设计 (18)4.1 汇编语言和Keil C51 (18)4.2 主程序 (19)4.3 各程序 (19)4.3.1 显示子程序 (19)4.3.2 温度子程序 (20)第五章总结 (21)参考文献 (22)附录：程序 (23)摘要本次设计主要基于单片机STC89C52单片机的多点数据采集，该系统由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分是由信号接收、信号采集、AD转换和信号发送四部分组成。
系统以单片机为核心，将被测信号转换为能够被单片机所识别的信号输入单片机实现数据采集。
被测信号一般为模拟数据和数字数据两大类。
主机发送的模拟信号经过AD0809的转换，模拟信号经量化后得到离散的值，即数字信号。
在方案的选择中，主机可以用单片机、ARM、电脑等，采用单片机做主机部分，通信距离会比较短，所以使用上拉电阻通过上拉的作用给信号线提供一个驱动电压，使之传输更稳定，传输距离更远，用来抵消线路中内阻对信号的损耗。
关键词：STC89C52；信号接收；信号采集；A/D转换AbstractThis design is mainly based on single-chip microcontroller STC89C52 multi-point data acquisition, this system is consists of hardware and software components. Hardware part is consists of four parts as signal receiving, signal acquisition, AD transform and signal sending. This System is based on single-chip microcontroller, which is being measured signals converted to what can be single-chip microcontroller identification of the signal input data acquisition.Measured signal is divided into two types of commonly simulation data and digital data.The analog signal sending by the mainframe is changed over through AD0809, then the analog signals via discrete values quantified, namely the digital signal.In the choice of case, mainframe can be MCU, ARM, computers and so on, using the monolithic as the mainframe will make a short communication distance, as the result, we use pull-up resistors to pull through the role of signal lines provide a driving voltage, make transmission more stable, the transmission distance is farther, and offset circuit impedance to signal loss.Key words：STC89C52, signal receiving, signal acquisition, A/D transform引言温度是一种最基本的环境参数，人们的生活与环境的温度息息相关，工业和农业生产中得许多场合对温度有严格的要求，如温室养殖场和冷冻室等，随着科学技术的进步，单片机及相关电子技术飞速发展，应用领域不断拓展，利用单片机和传感器实现对温度的精确测量，提高了生产的自动化程度，成本低廉，应用十分广泛，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
DAS
• 三、数据采集系统的主要功能 • 经过较长时间的开发和应用实践，300MW 经过较长时间的开发和应用实践， 及以上发电机组数据采集系统的功能已经 比较完善和成熟。归纳起来， 比较完善和成熟。归纳起来，这些功能主 要有：报警、显示、打印、存储、 要有：报警、显示、打印、存储、统计分 析和操作指导等。 析和操作指导等。
• 数据采集系统经历了模拟显示向数字处理、显示、 数据采集系统经历了模拟显示向数字处理、显示、 存储发展的过程，大致可分为单元仪表、组合仪表、 存储发展的过程，大致可分为单元仪表、组合仪表、 组件组装仪表、小型计算机、 组件组装仪表、小型计算机、微机分散控制系统五 个阶段。由于以微处理器为基础的微型计算机及数 个阶段。 据通信网络的广泛应用， 据通信网络的广泛应用，微机分散控制系统进人了 机组自动化领域， 机组自动化领域，使得数据采集系统不仅包括了对 现场热工参数的数据处理、显示、存储、 现场热工参数的数据处理、显示、存储、打印等基 本功能，而且在运行操作指导、故障分析、 本功能，而且在运行操作指导、故障分析、统计报 表等方面取得了长足的发展。 表等方面取得了长足的发展。 • 随着发电机组的容量增大，发电过程对数据采集系 随着发电机组的容量增大， 统的依赖性越来越大， 统的依赖性越来越大，传统的热控系统已不能满足 机组安全、经济运行的要求。 机组安全、经济运行的要求。微机分散控制系统顺 应了这一电力发展阶段， 应了这一电力发展阶段，使数据采集系统不仅满足 了机组运行的基本要求，而且其高智能化、 了机组运行的基本要求，而且其高智能化、高可靠 性的优势，为机组安全经济运行提供了可靠的帮助。 性的优势，为机组安全经济运行提供了可靠的帮助。
• (三)打印 三 打印 • 计算机应用于发电机组数据采集系统的一个显著 优势在于它的储存能力， 优势在于它的储存能力，数据可以存储并可重复 使用。但由于存储介质的空间有限， 使用。但由于存储介质的空间有限，数据的保留 时间也有限，所以， 时间也有限，所以，打印输出成为数据记录的一 种主要形式， 种主要形式，并在计算机监控系统中得到广泛应 用。 打印输出的主要内容有： 打印输出的主要内容有： • 1．报警打印 报警出现时即时打印，报警消除时 报警出现时即时打印， ． 打印输出。 打印输出。 • 2．日志打印 定时打印有关参数，分班、日、周、 定时打印有关参数，分班、 ． 年等不同打印周期。 月、年等不同打印周期。设计时可能根据现场需 要定义过程变量是否需要打印， 要定义过程变量是否需要打印，并可以在工程师 工作站上修改。 工作站上修改。 • 3．事故顺序记录 通过打印，记录事故顺序记录 通过打印， ． 输出的机组主、 仪(SER)输出的机组主、辅设备故障发生的顺序。 输出 数据采集系统的报警功能包括模拟量报警、开关量报 数据采集系统的报警功能包括模拟量报警、 警和监控设备状态报警等方面。 警和监控设备状态报警等方面。 • 模拟量报警，是指现场采集的模拟量或系统输出的模 模拟量报警， 拟量超过其给定值，经计算机判断， 拟量超过其给定值，经计算机判断，在CRT或光字牌 或光字牌 上显示的过程。 上显示的过程。 • 开关量报警，是指现场采集的开关量或经系统输出的 开关量报警， 开关量发生状态翻转，经计算机判断， 开关量发生状态翻转，经计算机判断，在CRT或光字 或光字 牌上显示的过程。 牌上显示的过程。 • 报警情况既可以在任何包含已报警的模拟量的监视画 面上显示，又可以通过其他画面上的状态报警栏显示， 面上显示，又可以通过其他画面上的状态报警栏显示， 提醒运行操作人员注意， 提醒运行操作人员注意，同时还可以通过报警总貌查 看报警变化情况。对于分散控制系统， 看报警变化情况。对于分散控制系统，报警还可触发 CRT画面，根据预先拟定的步骤变化，使运行操作人 画面， 画面 根据预先拟定的步骤变化， 员迅速、准确地查看到报警内容。 员迅速、准确地查看到报警内容。
【初级】第5章 数据采集(5.1 数据采集简介)V1.2
Reduce任务：处理数据。
第29页
Sqoop Client
“云端”
Sqoop Server
MapReduce 作业
Hadoop集群
Sqoop Server端会响应客户端发出 的 RESTful 和 HTTP 请 求 。 Sqoop Server端包括：
Connectors：负责数据的解析 与加载。
……
--网上实际呈现的数据
通信记录
各种视频文件 图形图像 电子文档
内容数据
-网上实际呈现的数据
第12页
基本内容——数据来源
物联网是指在计算机互联网的基础上，利用传感器、射频识别、无线数据通信、红外线 感应等技术，实现物与物相连的互联网络。
物联网数据主要来源于物理信息系统。
物联网数据
数据可以是关于物理、化学、生物等性质和状态的测量值 关于行为和状态的语言、视频等多媒体数据
高效可控的利用资源，通过调整任务数来控制任务的并发度。 可读取数据源的元信息自动地完成数据映射和转换，用户也可以自定义类型映射关系。
支持多种数据库，如MySQL、Oracle等数据库。
第30页
常用工具——Sqoop的应用场景
目前大部分可视化工具与关系型数据库对接得比 较好，可使用Sqoop工具将Hadoop产生的分析结 果导入到关系型数据库中，以便进行可视化展示。
Connectors
元信息
企业型 数据库
文件系统
关系型 数据库
Map任务
元数据 仓库
HDFS/HBase/Hive
Hadoop集群
常用工具——Sqoop的架构
Sqoop Client组件定义了用 户使用Sqoop的方式：客户 命令行和浏览器。
计算机控制系统数据采集与处理技术全解
计算机控制系统数据采集与处理技术全解1. 引言计算机控制系统在现代工业自动化领域起着至关重要的作用。
在计算机控制系统中，数据采集与处理是其中的核心环节之一。
本文将全面介绍计算机控制系统数据采集与处理技术，包括数据采集的原理和方法、数据处理的技术和算法等。
2. 数据采集的原理和方法数据采集是指通过各种传感器和仪器，将现实世界中的各种物理量、事件等转化为计算机可以接受和处理的数字信号。
数据采集的原理主要涉及模拟信号的采样与量化、传感器的选择与应用等方面。
2.1 模拟信号的采样与量化模拟信号是连续变化的信号，为了能够在计算机中进行处理，首先需要将模拟信号进行采样和量化。
采样是指将模拟信号在时间上进行离散化，而量化是指将采样后的信号在幅度上进行离散化。
常用的采样与量化方法有脉冲采样、均匀量化和非均匀量化等。
2.2 传感器的选择与应用在数据采集过程中，传感器的选择和应用决定了数据采集的准确性和可靠性。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、速度传感器等。
根据不同的应用场景，选择合适的传感器进行数据采集，可以提高数据采集的精度和稳定性。
3. 数据处理的技术和算法数据采集是为了获取各种物理量和事件的数字信号，而数据处理则是对这些数字信号进行分析和处理，从中提取出有用的信息。
数据处理的技术和算法包括数据滤波、数据压缩、数据插值等。
3.1 数据滤波数据滤波是指对采集到的数据进行平滑处理，去除掉其中的噪声和干扰。
常见的数据滤波方法有移动平均滤波、中值滤波、滑动窗口滤波等。
3.2 数据压缩数据压缩是指对采集到的数据进行压缩编码，以减少存储空间和传输带宽的占用。
常见的数据压缩方法有哈夫曼编码、LZW编码、JPEG压缩等。
3.3 数据插值数据插值是指通过已知数据点之间的关系，推算出缺失数据点的数值。
常见的数据插值方法有线性插值、多项式插值、样条插值等。
4. 数据采集与处理系统的设计与实现在实际应用中，数据采集和处理通常并不是独立进行的，而是需要设计和实现一个完整的数据采集与处理系统。
数据采集及信息集成系统设计与应用
数据采集及信息集成系统设计与应用一、引言随着信息技术的不断发展和普及，各行各业的数据量都在不断增加，如何高效地采集和整合各种数据成为了企业和组织面临的重要问题。
数据采集及信息集成系统的设计与应用，对于提高数据处理效率和信息化水平具有重要意义。
本文将重点讨论数据采集及信息集成系统的设计原理和应用实践。
二、数据采集系统设计原理1. 数据采集系统概述数据采集系统是指将目标数据源中的数据转换成计算机能够处理的数据格式，并实现数据的传输和存储。
数据采集系统通常包括数据源接入、数据抽取和数据传输等环节。
在设计数据采集系统时，需要考虑数据源种类、数据格式、数据量、数据更新频率等因素。
2. 数据源接入数据源接入是指将数据采集系统与各种数据源进行连接和通信的过程。
数据源可能来自数据库、文件、传感器、网络接口等多种形式。
在设计数据源接入环节时，需要考虑数据源类型的多样性和连接稳定性，选择合适的接入方式进行数据采集。
3. 数据抽取数据抽取是指从数据源中提取数据的过程，通常包括数据过滤、数据转换和数据加载等步骤。
在设计数据抽取环节时，需要考虑如何高效地提取数据、对数据进行预处理和清洗，并将数据转换成目标格式。
4. 数据传输数据传输是指将采集到的数据传输到目标系统或存储介质的过程。
数据传输需要考虑数据传输的安全性、稳定性和效率，可以选择网络传输、文件传输或其他方式进行数据传输。
三、信息集成系统设计原理1. 信息集成系统概述信息集成系统是指将不同数据源中的数据进行整合和统一管理的系统。
信息集成系统可以将分散的数据整合成统一的数据视图，并提供统一的数据访问接口。
信息集成系统通常包括数据集成、数据存储和数据访问等部分。
3. 数据存储数据存储是指存储整合后的数据的过程，可以选择关系数据库、数据仓库、大数据存储等形式进行数据存储。
在设计数据存储环节时，需要考虑数据存储的安全性、容量和性能。
4. 数据访问数据访问是指用户对整合后的数据进行查询和分析的过程，通常需要提供统一的数据访问接口，方便用户对数据进行访问。
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1.1数据采集系统的结构形式
数据采集系统主要由硬件和软件组成。 从硬件方面来看，有两种结构形式：一种是微 型计算机数据采集系统，另一种是集散型数据 采集系统。
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一、微型计算机数据采集系统 由传感器、模拟多路开关、程控放大器、 采样/保持器、A/D转换器、计算机及外 设等部分组成。 框图如下
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图1 微型计算机数据采集系统框图
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二、集散型数据采集系统
由若干个数据采集站和一台上位机及通信线路组成。
图2 集散型数据采集系统框图
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三、数据采集系统的软件
数据采集系统的软件一般包括： 模拟信号采集与处理程序 数字信号采集与处理程序 脉冲信号采集与处理程序 开关信号采集与处理程序 运行参数设置程序：采样通道号，采样点
第1章 计算机数据采集系统概述
计算机数据采集系统
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主要内容 1、计算机数据采集系统的基本概念、基本
组成、发展现状 2、模拟信号的数字化处理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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1 数据采集技术
数据采集技术(Data Acquisition)是信息科学的一个 重要分支,它研究信息数据的采集、存贮、处理以及控 制等作业。在智能仪器、信号处理以及工业自动控制 等领域，都存在着数据的测量与控制问题。 将外部世界存在的温度、压力、流量、位移以及角度 等模拟量（Analog Signal）转换为数字信号 （Digital Signal）, 再收集到计算机并进一步予以显 示、处理、传输与记录这一过程，即称为“数据采 集”。相应的系统即为数据采集系统（Data Acquisition System,简称DAS）。
连续的模拟信号转换为离散的数字信号， 经历了两个断续过程：
1.时间断续：采样 X(t) Xs(nTs)
2.数值断续：量化，即把采样信号Xs(nTs) 以最小数量单位的整倍数来度量.
信号转换过程如图所示。
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2.2 采样过程
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2.2 采样过程
采样过程可以看作脉冲调制过程
xs(nTs) x(t)Ts (t)
n
xs(nTs) x(t) (t nTs) n n
xs(nTs) x(nTs) (t nTs) n
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2.3.1 采样定理
采样周期Ts决定采样信号的质量和数量: Ts太小, Xs(nTs)数量剧增,占用内存; Ts 太大, 模拟信号的某些信息被丢失.
数，采样周期，信号量程范围，放大器增益系 数，工程单位等 系统管理程序：主控程序 通信程序
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1.2应用领域
几乎涉及到农业、国防、科研及民用工业等所 有的领域。 例如：在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、 震动工程、无损检测、语声处理、智能仪器、 工业自动控制以及生物医学工程等领域有着广 泛的应用。
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设有连续信号x(t),其频谱为X(f),以采样周期Ts采得的离 散信号为xs(nTs) . 如果频谱X(f)和采样周期满足下列条件: (1).频谱X(f)为有限频谱,即当F1的绝对值大于等于fc(截止频 率)时,x(f)=0;
(2).
Ts
1 2 fc
则连续信号
sin[(t nTs) ]
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2.3.3 采样定理不适用的情况
采样定理在 f c 1/(2Ts) 时是不适应的。
例如,设连续信号为:
x(t) Asin(2fc );0 2
其采样值为:
xs(nTs) Asin(2fcnTs )
当 fc 1/(2Ts)
有 xs (nTs) Asin(2fcnTs ) A(1)n sin
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1.3发展趋势
采集数据的速度超高速化 采集数据的点数海量化 采集数据的存取网络化，与可通过Internet进 行存取，工作人员不需在待控过程或需采集数 据的传感器附近工作。
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2 模拟信号的数字化处理 微机---计算机数据采集系统的核心
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2.1 概 述
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2.4 采样技术的讨论
解决不失真采样和大数据存储的问题。 (1)常规采样： (2)间歇采样：以丢失模拟信号的部分信息为代价来解决数据 存储空间不足的问题。 (3)变频采样：采样频率可以变化，使测速精度近似不变。 (4)下采样
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x(t) xs(nTs)
Ts
(t nTs) *
Ts
唯一确定.Fc称为截止频率，又称为奈奎斯特频率。
采样定理给出无失真地恢复原信号的条件。
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2.3.2采样定理中两个条件的物理意义
1.连续模拟信号x(t)的频率范围是有限的，即信号 的频率f在
0 f fc
2.采样周期Ts不能大于信号 周期Tc的一半。
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则当 =0时,采样信号为零,无法恢复原模拟信号.
0 sin 1 时,采样信号幅值小于原模拟信号
sin 1 时, 采样信号幅值等于原模拟信号.
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2.4频率混淆及消除措施
2.4.1 频率混淆 如果Ts取的过大,使Ts>1/(2fc)
时,将会出现x(t)中的高频成分被 叠加到低频成分上去的现象,这种 现象称为频率混淆.
不产生频率混淆现象的临界条 件是fs=1/Ts=2fc。或者说，当采 样间隔一定时，不发生频率混淆 的信号最高频率为fc=1/（2Ts）
信号能相互混淆的频率为： f 1 f 2 kfs;(k 1,2,3,...)
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2.4.2 消除频率混淆的措施：
(1)对于频域衰减较快的信号，可用提高采样频率的方法 来解决。 (2)对于频域衰减较慢的信号，可用消除频混滤波器来解 决：低通滤波器。 (3)既采用消除频混滤波器进行滤波，又将采样频率提高 到3到5倍。