第五章 数据采集与处理
第五章 数据采集与处理答案
第五章 数据采集与处理
习题
（一）填空题 1、 在数字信号处理中，为避免频率混叠，应使被采样的模拟信号成为 数字 ，还应使采样 频率满足采样定理即 采样频率大于信号最高频率的 2 倍 。 2、 如果一个信号的最高频率为 50Hz，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频 率应该大于 100 Hz。 3、 在设计数据采集系统时，选择 A／D 转换器所依据的主要技术指标是 分辨率 和 转换 速度 。一般，要求 A／D 转换器的位数至少要比精度要求的分辨力 大 。 4、 A／D 转换器是将 模拟 信号转换为 数字 信号的装置．N 位 D／A 转换器分辨力为 1/2N 。 5、 当多个信号的采样共同使用一个 A／D 转换器时， 必须采用 多路分时 法切换，完成 此切换的器件是 多路模拟开关 。
2、若模/数转换器输出二进制数的位数为 10，最大输入信号为 2.5V，则该转换 器能分辨出的最小输入电压信号为（ B ） 。 A． 1.22mV B． 2.44mV ） 。 C． 3.66mV D． 4.88mV 3、A／D 转换器的位数越多，则（ C
A．转换精度越低 C．转换精度越高
B 转换速度越快 D．分辨力越低
5、 互相关函数是偶实函数。 （ ×
6、 利用系统输入 x(t) 与输出 y(t)的自功率谱密度函数，可求该系统的频率响应函数。 （ × ）
7、 若系统是完全线性的，则输入-输出的相干函数一定为 1。 （ × ）
（三） 、单项选择题 1、 在 A／D 转换器中， 若被采样模拟信号的最高频率分量为 f H ， 则采样频率 f s 应 （ D ） 。 A．= f H B．> f H C．< f H D．>2 f H
m 14
2、 模数转换时，采样间隔 分别取 1ms，0.5ms，0.25ms 和 0.125ms。按照采样定理，要 求抗频混滤波器的上截止频率分别设定为多少 Hz（设滤波器为理想低通）？ 根据采样定理，抗频混滤波器的上截止频率应分别设为 500、1000、2000、4000Hz。 3、某信号 xt 的幅值频谱如下图。试画出当采样频率 fs 分别为 1)2500Hz，2) 2200Hz，3) 1500Hz 时离散信号 xn 在 0～fN 之间的幅值频谱。 A(f) 2 2.8 0 1.8 0
数据采集与处理技术PPT课件
新型的数据采集技术如基于区块链的 数据验证、基于人工智能的数据预测 等，将为数据采集带来更多的可能性 。
02
数据预处理技术
数据清洗
数据去重
异常值处理
去除重复和冗余的数据， 确保数据集的唯一性。
识别并处理异常值，如 离群点或极端值，以避 免对分析结果的干扰。
缺失值处理
根据数据分布和业务逻 辑，对缺失值进行填充
案例二：实时数据处理系统设计
总结词
实时数据流处理、数据质量监控
详细描述
介绍实时数据处理系统的关键技术，如数据流处理框架、实时计算引擎等。同时，结合具体案例，讲解如何设计 一个高效、可靠的实时数据处理系统，并实现数据质量监控和异常检测功能。
案例三：数据挖掘在商业智能中的应用
总结词
数据挖掘算法、商业智能应用场景
数据采集的方法与分类
方法
数据采集的方法包括传感器采集、网络爬虫、日志采集、数据库导入等。
分类
数据采集可以根据数据来源、采集方式、数据类型等进行分类，如物联网数据、 社交媒体数据、交易数据等。
数据采集技术的发展趋势
发展趋势
随着物联网、人工智能等技术的不断 发展，数据采集技术正朝着自动化、 智能化、高效化的方向发展。
特点
应用场景
适用于需要复杂查询和事务处理的场 景，如金融、电商等。
数据结构化、完整性约束、事务处理 能力、支持ACID特性。
NoSQL数据库
定义
NoSQL数据库是指非关系型的数 据库，它不使用固定的数据结构，
而是根据实际需要灵活地组织数 据。
特点
可扩展性、灵活性、高性能、面向 文档或键值存储。
应用场景
分析。
数据转换
《数据采集与处理》课件
contents
目录
• 数据采集 • 数据处理 • 数据应用 • 数据安全 • 案例分析
01
数据采集
数据来源
用户生成内容
例如社交媒体上的帖子、评论，博客文章等。
企业数据库
如销售数据、库存数据、客户数据等。
政府机构发布的数据
如人口普查数据、经济统计数据等。
公开的APIs
数据格式化
将数据转换为统一、规范化的格式，便于后续处 理和分析。
数据转换
数据类型转换
特征工程
将数据从一种类型转换为另一种类型，如 将文本转换为数字或将日期转换为统一格 式。
通过变换或组合原始特征，生成新的特征 ，以丰富数据的表达力。
数据归一化
数据降维
将数据缩放到特定范围，如[0,1]或[-1,1]， 以提高算法的收敛速度和模型的稳定性。
电商数据采集主要包括用户行为数据、交 易数据、商品信息等，通过数据清洗、整 合、分析等处理方式，可以挖掘出用户偏 好、购买力、市场趋势等信息，为电商企 业提供精准营销、个性化推荐、库存管理 等方面的决策支持。
金融数据采集与处理
总结词
金融数据采集与处理是金融机构进行风险控制、投资决策、 客户关系管理的重要依据，通过对股票、债券、期货等金融 市场数据的采集和处理，可以获取市场动态和预测未来走势 。
许多企业和组织提供API接口，可以获取其数据。
数据采集方法
网络爬虫
用于从网站上抓取数据。
数据库查询
直接从数据库中查询数据。
API调用
通过API接口获取数据。
传感器数据采集
用于采集物理世界的数据。
数据采集工具
Python（如Scrapy、BeautifulSoup）：用于网络爬 虫。
第五章 数据采集与处理
二、数据采集系统基本功能
5、能够定时或随时以表格或图形形式 打印采集数据。 6、具有实时时钟 。 7、系统在运行过程中，可随时接受由 键盘输入的命令，以达到随时选择采集、 显示、打印的目的。
第一节
数据采集系统的 基本功能和一般结构
一、数据采集系统组成原理
二、数据采集系统基本功能 三、数据采集系统的一般结构 四、数据采集系统的三种工作方式
二、标度变换 三、非线性补偿 四、查表法 五、上下限检查
本科课程：
计算机控制系统
二、标度变换 在微型计算机控制系统中，检测的物理 参数都有着不同的量纲和数值 ，由A／D转 换后得到的都是只能表示其大小的二进制代 码。 为了便于显示、打印及报警，必须把这些数 字量转换成它所代表的实际值，即工程量， 这就是所谓的标度变换 。 标度变换的方法有：线性变换法、公式转换 法、多项式插值法和查表法等等。
一、数字滤波 2、算术平均滤波 压力、流量等周期变化的参数进行平滑 加工效果较好，而对消除脉冲干扰效果 不理想，所以它不适合脉冲干扰比较严 重的场合。对于n值的选择， 通常流量取12次， 压力取4次。
一、数字滤波 3、限幅滤波 考虑到被测参数在两次采样时间间隔内， 一般最大变化的增量 x 总在一定的范围内， 如果两次采样的实际增量 xn xn1 x 则认为是正常的，否则认为是干扰造成的， 则用上次的采样 xn1 代替本次采样值 xn
一、数字滤波 5、一阶滞后滤波 一阶滞后滤波又称为一阶惯性滤波，它相 当于RC低通滤波器。 假设滤波器的输入电压为 Ui(t) ， 输出为Uo(t) ，则们之间存在下列关系 ：
duo (t ) RC u o (t ) u i (t ) dt
一、数字滤波 5、一阶滞后滤波 采用两点式数值微分公式，可得：
《数据采集与处理》课件
数据脱敏技术
01
静态数据脱敏
对敏感数据进行处理，使其在数 据仓库或数据湖中不再包含真实 的敏感信息。
02
动态数据脱敏
03
数据去标识化
在数据传输和使用过程中，对敏 感数据进行实时脱敏处理，确保 数据的安全性。
将个人数据从原始数据集中移除 或更改，使其无法识别特定个体 的身份。Байду номын сангаас
THANK YOU
关联规则挖掘
关联规则
发现数据集中项之间的有趣关系，生成关联规则。
关联规则挖掘算法
常见关联规则挖掘算法包括Apriori、FP-Growth等。
序列模式挖掘
序列模式
发现数据集中项之间的有序关系。
序列模式挖掘算法
常见序列模式挖掘算法包括GSP、SPADE等。
05
大数据处理与云计算
大数据处理技术
01
02
Microsoft Azure：微软的云服务平台，提供IaaS、 PaaS和SaaS服务。
03
Google Cloud Platform (GCP)：谷歌的云服务平 台，提供基础设施和应用服务。
大数据与云计算的结合应用
实时数据处理
利用云计算的弹性可扩展性，处理大规模实 时数据流。
数据安全保障
云计算的安全机制可以保护大数据免受未经 授权的访问和泄露。
《数据采集与处理》PPT课件
• 数据采集概述 • 数据预处理 • 数据存储与数据库 • 数据挖掘与分析 • 大数据处理与云计算 • 数据安全与隐私保护
01
数据采集概述
数据采集的定义
定义
数据采集是指从各种来源获取、识别 、转换和存储原始数据的过程，以便 进行后续的数据处理和分析。
公共服务数字化平台建设方案
公共服务数字化平台建设方案第一章引言 (3)1.1 项目背景 (3)1.2 项目目标 (3)1.3 项目意义 (3)第二章需求分析 (3)2.1 公共服务数字化平台建设需求 (3)2.2 用户需求调研 (4)2.3 平台功能需求 (4)第三章技术选型 (5)3.1 技术框架选型 (5)3.1.1 服务端技术框架 (5)3.1.2 微服务框架 (5)3.1.3 客户端技术框架 (5)3.2 数据库选型 (5)3.2.1 关系型数据库 (6)3.2.2 NoSQL数据库 (6)3.3 前端技术选型 (6)3.3.1 前端框架 (6)3.3.2 样式预处理器 (6)3.3.3 UI库 (7)第四章系统设计 (7)4.1 系统架构设计 (7)4.2 系统模块划分 (7)4.3 系统安全设计 (8)第五章数据管理 (8)5.1 数据采集与处理 (8)5.1.1 数据采集 (8)5.1.2 数据处理 (8)5.2 数据存储与管理 (9)5.2.1 数据存储 (9)5.2.2 数据管理 (9)5.3 数据分析与挖掘 (9)5.3.1 数据分析 (9)5.3.2 数据挖掘 (9)第六章平台开发 (10)6.1 系统开发流程 (10)6.1.1 需求分析 (10)6.1.2 系统设计 (10)6.1.3 编码实现 (10)6.1.4 系统测试 (10)6.1.5 部署上线 (10)6.2 开发工具与平台 (10)6.2.1 开发工具 (10)6.2.2 开发平台 (11)6.3 代码管理与版本控制 (11)6.3.1 代码管理 (11)6.3.2 版本控制 (11)第七章系统测试与部署 (11)7.1 测试策略与流程 (11)7.1.1 测试策略 (11)7.1.2 测试流程 (12)7.2 测试环境搭建 (12)7.3 系统部署与维护 (12)7.3.1 系统部署 (13)7.3.2 系统维护 (13)第八章用户服务与管理 (13)8.1 用户注册与认证 (13)8.1.1 用户注册 (13)8.1.2 用户认证 (14)8.2 用户权限管理 (14)8.2.1 权限分类 (14)8.2.2 权限分配 (14)8.3 用户反馈与投诉处理 (14)8.3.1 反馈与投诉渠道 (14)8.3.2 反馈与投诉处理流程 (15)第九章项目管理与评估 (15)9.1 项目进度管理 (15)9.1.1 进度计划编制 (15)9.1.2 进度监控与调整 (15)9.1.3 进度报告与沟通 (15)9.2 项目成本管理 (15)9.2.1 成本预算编制 (15)9.2.2 成本控制与调整 (16)9.2.3 成本报告与沟通 (16)9.3 项目质量评估 (16)9.3.1 质量标准制定 (16)9.3.2 质量检查与控制 (16)9.3.3 质量评估与改进 (16)第十章前景展望与建议 (16)10.1 市场前景分析 (16)10.2 发展趋势 (17)10.3 政策建议与措施 (17)第一章引言1.1 项目背景信息技术的快速发展，数字化转型已成为推动治理现代化的重要手段。
第五章 试验数据采集与处理【汽车试验学】
§5.2 计算机数据采集系统
计算机数据采集系统主要由多路模拟开关(MUX)、采样保 持器（SHA)、模数转换器(A/D)等组成。
1/3倍频带
汽车行驶平顺性是基于人体对振动的反应提出来的。人体对
振动的反应不仅在
三个轴向各不相同，而且在不同的频带
亦存在较大的差异。这里所说的频带是指1/3倍频带，即：将试
验所设定的分析频段按照如下关系分为若干个频带。
1
式中：
、
fu—/ f—l
23
分别为多个频带上的下限和上限频率。
为了方便表达每个频带上的数值，按1/3倍频带所分出的 每个频带均用中心频率 来表示，即：
பைடு நூலகம்
§5.3 动态试验数据处理
汽车性能试验的目的在于要了解汽车整车及各总成部 件性能的优劣，既需要建立一个指标体系对其进行评价。 不同的试验对象及同一试验对象的不同性能都对应着不 同的试验评价方法。限于篇幅，在此不可能对全部试验 对象的各项性能的评价问题一一进行讨论，所以仅以具 有代表性的汽车行驶平顺性试验为例讨论汽车试验的动 态数据处理问题。
2）
或
。
则连续时间函数 x(t可) 以由下式
x(t) t
sin (t nt) x(nt) t
n
t nt
唯一确定。 x(nt为) 第 点n 即 t n的函t 数值 。xn
采样定律表明，x(t只) 要满足 f 时fc 有 X ( f )， 则0 以
t 采1
2 fc
得的离散序列 能xn完 全表征连续函数 。x因(t)此，采样定律提
电力行业智能电网监控系统升级方案
电力行业智能电网监控系统升级方案第一章智能电网监控系统概述 (2)1.1 智能电网监控系统简介 (2)1.2 智能电网监控系统的重要性 (2)第二章现有智能电网监控系统分析 (3)2.1 系统现状分析 (3)2.2 存在的问题与不足 (3)第三章智能电网监控系统升级目标 (4)3.1 升级目标设定 (4)3.2 升级原则与策略 (4)第四章通信网络升级方案 (5)4.1 通信网络现状分析 (5)4.2 通信网络升级方案设计 (5)第五章数据采集与处理系统升级方案 (6)5.1 数据采集与处理系统现状分析 (6)5.2 数据采集与处理系统升级方案设计 (7)5.2.1 数据采集设备升级 (7)5.2.2 数据传输通道升级 (7)5.2.3 数据处理能力升级 (7)5.2.4 数据存储与备份升级 (7)第六章监控中心升级方案 (7)6.1 监控中心现状分析 (7)6.2 监控中心升级方案设计 (8)6.2.1 硬件设施升级 (8)6.2.2 软件系统升级 (8)6.2.3 人员配置优化 (8)6.2.4 安全保障措施 (8)第七章安全防护与应急响应系统升级方案 (8)7.1 安全防护与应急响应系统现状分析 (8)7.1.1 安全防护现状 (8)7.1.2 应急响应现状 (9)7.2 安全防护与应急响应系统升级方案设计 (9)7.2.1 安全防护升级方案 (9)7.2.2 应急响应升级方案 (10)第八章人工智能应用与大数据分析 (10)8.1 人工智能在智能电网监控系统中的应用 (10)8.1.1 概述 (10)8.1.2 人工智能在智能电网监控系统中的应用领域 (10)8.2 大数据分析在智能电网监控系统中的应用 (11)8.2.1 概述 (11)8.2.2 大数据分析在智能电网监控系统中的应用领域 (11)第九章培训与运维管理升级方案 (12)9.1 培训与运维管理现状分析 (12)9.2 培训与运维管理升级方案设计 (12)第十章项目实施与验收 (12)10.1 项目实施计划 (13)10.1.1 实施目标 (13)10.1.2 实施阶段 (13)10.1.3 实施步骤 (13)10.2 项目验收标准与流程 (13)10.2.1 验收标准 (13)10.2.2 验收流程 (14)第一章智能电网监控系统概述1.1 智能电网监控系统简介智能电网监控系统是电力行业中对电网运行状态进行实时监测、分析与控制的系统。
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第五章 数据采集与处理
习题
（一）填空题
1、 在数字信号处理中，为避免频率混叠，应使被采样的模拟信号成为 数字信号 ，还应使采样频率满足采样定理即 采样频率大于最高频率的2倍 。
2、 如果一个信号的最高频率为50Hz ，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于 100 Hz 。
3、 在设计数据采集系统时，选择A ／D 转换器所依据的主要技术指标是 分辨率 和 转换速度 。
一般，要求A ／D 转换器的位数至少要比精度要求的分辨力 大 。
4、 A ／D 转换器是将 模拟 信号转换为 数字 信号的装置．N 位D ／A 转换器分辨力为 1/2^N 。
5、 当多个信号的采样共同使用一个A ／D 转换器时，必须采用 多路分时 法切换，完成此切换的器件是 多路模拟开关 。
（二）判断对错题（用√或×表示）
1、 频率分辨力越高，则泄漏误差越小。
（ × ）
2、 A/D 转换器的位数越多，则量化误差越小。
（ √ ）
3、 对于周期信号，经整周期采样后，可完全避免栅栏效应。
（ √ ）
4、 窗函数频谱的主峰瓣宽度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误差越小。
（ √ ）
5、 互相关函数是偶实函数。
（ × ）
6、 利用系统输入x(t)与输出y(t)的自功率谱密度函数，可求该系统的频率响应函数。
（ × ）？
7、 若系统是完全线性的，则输入-输出的相干函数一定为1。
（ × ）
注：如果相干函数为零,表示输出信号与输入信号不相干，那么，当相干函数为1时，表示输出信号与输入信号完全相干。
若相干函数在0~1之间，则表明有如下三种可能： (1）测试中有外界噪声干扰； (2）输出y(t)是输入x(t)和其它输入的综合输出； (3）联系x(t)和y(t)的线性系统是非线性的。
（三）、单项选择题
1、在A ／D 转换器中，若被采样模拟信号的最高频率分量为H f ，则采样频率s f 应（ D ）。
A ．=H f
B ．>H f
C ．<H f
D ．>2H f
2、若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V ，则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为（ B ）。
=2.5/2^10
A ． 1.22mV
B ． 2.44mV
C ． 3.66mV
D ． 4.88mV
3、A ／D 转换器的位数越多，则（ C ）。
A ．转换精度越低
B 转换速度越快
C ．转换精度越高
D ．分辨力越低
（四）简答和计算题
1、模数转换器的输入电压为0～10V 。
为了能识别2mV 的微小信号，量化器的位数应当是
多少？若要能识别1mV 的信号，量化器的位数又应当是多少？
解： 要识别2mV 的微小信号，那么：
1310210
3-2≥⨯≤N N
要识别1mV 的微小信号，那么：
4110110
3-2≥⨯≤N N
2、 模数转换时，采样间隔∆分别取1ms ，0.5ms ，0.25ms 和0.125ms 。
按照采样定理，要求
抗频混滤波器的上截止频率分别设定为多少Hz （设滤波器为理想低通）？
解：根据采样定理，要使频率不发生混叠，则有：
c f 1/2≤∆
抗频混滤波器的上截止频率分别设定为：500Hz ，1000Hz,2000Hz,4000Hz 。
3、某信号()t x 的幅值频谱如下图。
试画出当采样频率f s 分别为1)2500Hz ，2) 2200Hz ，3) 1500Hz 时离散信号()∆n x 在0～f N 之间的幅值频谱。
f Hz 题图 5-5
解：
4、 已知某信号的截频f c ＝125Hz ，现要对其作数字频谱分析，频率分辨间隔f ∆＝1Hz 。
问：
1)采样间隔和采样频率应满足什么条件？2)数据块点数N 应满足什么条件？3)原模拟信号的记录长度T ＝?
解：1）采样间隔：
ms s f c 4004.0250121===≤∆；采样频率：Hz f f c s 2502=≥。
2）由于频率分辨间隔：Hz N
f f s 1==∆
则：250=∆=f
f N s 3）模拟信号的记录长度：1s =∆=N T ，又由于，一般数据块点数取为2的指数，则此处取N=256，那么：T=256*4ms=1.024s 。
5、信号从连续到离散的过程中会出现哪些误差，怎样减少和避免这些误差。
解：(a )分辨率造成的量化误差。
解决方法：提高量化位数
(b) 转换频率不够高造成的频谱混叠。
解决方法：提高采样频率
(c) 偏移误差输入信号为零时输出信号不为零的值。
解决方法：调零
(d)能量泄露误差。
解决方法：窗函数频谱的主峰瓣宽度越窄，旁瓣幅度越小。