珠海深圳超聲波|怎么讓收集的信號數(shù)字化轉(zhuǎn)型?采樣與量化
來源于超聲波探頭或記錄儀等傳感器的信號大都是隨時間變化的模擬信號,而用計算機分析和處理的信號必須是數(shù)字化的,因此首先要對連續(xù)信號進行離散化、量化和編碼處理等。
此外,由于計算機不能處理無窮個數(shù)據(jù),還要對數(shù)據(jù)進行截斷,并由此帶來了加窗問題。同時,為了提高頻率分辨率,加零處理也是FFT算法中必不可少的步驟。
采樣
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采樣信號及其頻譜
采樣是將連續(xù)模擬量轉(zhuǎn)換為離散數(shù)字量的過程。對于理想采樣,可通過將模擬信號與一個等間隔沖激序列相乘,得到離散采樣信號,作為連續(xù)信號的一部分值,需要選取適當(dāng)?shù)牟蓸油舸笮 ?/p>
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采樣定理
實際工作中,選擇采樣頻率的依據(jù)是采樣定理。即對于一個頻限信號,若知曉其最高頻率分量,則保證信號復(fù)原時不失真的采樣頻率需要大于最高頻率分量的兩倍。
對于超聲檢測中時域信號的采樣,通常選取的采樣頻率應(yīng)大于或等于信號所包含的最高頻率分量的3~5倍。
量化
模擬信號采樣后得到的離散信號不是數(shù)字信號,為了讓計算機能夠接受,還必須對其進行量化處理。
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量化過程
量化過程是將被測信號的變化范圍劃分成若干區(qū)間,每個區(qū)間都用同一個整量化數(shù)字來代替。其實質(zhì)是用一個共同的單位對每個采樣值進行整量化,以便進行數(shù)字編碼,得到數(shù)值輸出。量化中所用的共同單位稱為量化單位,用q來表示。

顯然,只有那些正好位于區(qū)間量化端點的離散值,才能被精確地轉(zhuǎn)換成數(shù)字值,而那些位于區(qū)間內(nèi)的離散值,則只能用舍入的辦法,歸算到最接近的量化電平上。
因此,量化過程也可以說是用近似值表示信號精確值的過程。
一般說來,量化誤差與信號獲取處理過程中的其他誤差相比是可以忽略的。但分析信號時應(yīng)適當(dāng)對信號作調(diào)整,使樣本段上的峰值盡可能接近轉(zhuǎn)換器的最高輸入電平,以提高分析時的信噪比;另外,應(yīng)使連續(xù)信號的范圍盡可能占滿可用的量化范圍。

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