采样频率到底多高才不会使信号幅值明显失真?

发布网友发布时间：2024-10-07 21:04

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热心网友时间：2024-10-12 22:30

在传感器输出的模拟信号与计算机的数字处理之间，存在一个转换过程，这个过程由模数转换器（AD）来完成，目的是将模拟信号转化为已数字化的时域文件。这个步骤被称为采样或数据采集，其中关键参数是采样频率，通常用Hz表示，它决定了每秒采集样本点的数量。

采样频率与信号的时间分辨率和频率分辨率密切相关。时间分辨率，即采样间隔，是采样频率的倒数，采样频率越高，时间分辨率越小。频率分辨率与采样数据块（帧）的时域长度T有关，数据块包含N个数据点，采样频率与帧数成反比。采样频率过低可能导致信号失真，特别是对于关心的最高频率，根据采样定理，采样率至少应是其两倍。

尽管理论上采样率越高，信号的幅值失真越小，但这受限于设备的最高采样频率和数据文件容量。例如，对于10Hz信号，若采样率为1000Hz，即使超过信号频率100倍，仍可能造成失真，尤其是在信号周期内采样点数量不足时。因此，为了保持时域信号幅值的准确性，建议采样频率至少为信号频率的10倍以上，特别是在关注幅值时。

对于瞬态冲击信号，如锤击法模态测试，可能需要更高的采样频率来捕捉冲击瞬间，这可能导致数据量激增。在这种情况下，可能需要权衡采样率和数据容量，例如使用低位AD来降低数据体积。

总的来说，对于常规振动噪声采集，为了保持幅值的精度，推荐使用高位AD（如24位）并确保采样频率大于信号频率的10倍。这将有助于减少信号失真，同时考虑设备性能和数据存储需求。