對於這個問題提出的條件不好,我深表歉意。我正在閱讀一篇論文,內容如下:
磁力計矢量以100 Hz採樣。檢測器對矢量進行濾波並下採樣至10 Hz,以消除信號噪聲並減少智能手錶實時處理所需的計算。
我的問題是:如果他們希望採樣頻率為10Hz,為什麼他們最初不只是以10Hz採樣?
對於這個問題提出的條件不好,我深表歉意。我正在閱讀一篇論文,內容如下:
磁力計矢量以100 Hz採樣。檢測器對矢量進行濾波並下採樣至10 Hz,以消除信號噪聲並減少智能手錶實時處理所需的計算。
我的問題是:如果他們希望採樣頻率為10Hz,為什麼他們最初不只是以10Hz採樣?
如果他們希望採樣頻率為10Hz,為什麼他們最初不只是以10Hz採樣?
為了避免混疊,必須在採樣之前對信號進行低通濾波。模擬信號中不應存在高於Fs / 2的頻率(或者,實際上,應將其衰減到足以掩蓋在噪聲中,或降低到足以滿足所需規格的水平)。
如果您以Fs = 10Hz採樣並想要獲取4Hz信號,則您的濾波器將需要讓它們通過,但會在5Hz以上提供強大的衰減,因此在通帶中需要平坦的傳遞函數,然後需要陡峭的傳遞函數。在截止頻率之後下降。
在模擬域中實現這些高階濾波器既困難又昂貴,但是在數字域中實現起來卻非常簡單。數字濾波器也非常準確,例如截止頻率不取決於電容器的容差。
因此,使用低階模擬低通,以較大的比例過採樣,然後使用清晰的數字濾波器將採樣降採樣到您真正想要的最終採樣率要便宜得多。
同一數字硬件也可以用於多個通道。在如此低的採樣頻率下,對計算能力的要求非常低,現代的微控制器將以非常便宜的價格輕鬆實現許多數字濾波通道。
您提到了磁力計一詞。這擴大了範圍。
不熟悉的磁力計測量磁通量,並根據磁通量創建比例輸出電壓/信號。
由於周圍任何電纜輻射出的電磁能,您很有可能還會檢測到大量不需要的“電能”。
實際上,在存在50hz的情況下直接在10hz採樣可能會使您發瘋,因為您可能不完全是10hz,並且您會看到在幾秒鐘的時間內看起來像緩慢的DC上下移動。 / p>
100hz對於幫助消除您實際想要看到的有害信號非常重要。這在發現50hz的地方很典型,當然在美國是60hz。
如果在某些國家/地區使用磁力計,則100hz / 10hz不能很好地工作;您可能會為這些市場找到不同的模型。
有關抗鋸齒/過濾等的答案仍然正確;這只是針對您的用例。
他們不會立即降低採樣率。他們“過濾並降低樣本”。假定該濾波器是低通濾波器,可消除下採樣信號中可能出現的混疊。通過使用100個Sps樣本中的幾個樣本的信息來幫助確定抽取的(10 Sps)信號中的每個樣本值,濾波還可以減少噪聲。
在許多情況下,各種快速(與信號相比)噪聲源都會影響讀數。另一個例子是光電二極管需要緩慢的測量。根據您所在的位置,它可以輕鬆拾取各種常見光源的50/60/100 / 120Hz閃爍,甚至可能拾取高頻LED /熒光燈閃爍。
在某些情況下,您可能可以在輸入上使用低通濾波器,但是在軟件中優化濾波通常更為簡單(例如,簡單地過採樣並取平均數量 n 個樣本,其中 n 是用戶可配置的)。
降低採樣率不會(不必要)(線性地)增加建立時間,因此,您實質上是在對輸入信號進行快照。實際上,例如在 MCP3002中,建立時間是基於SPI時鐘速度的,它可能是出於其他原因設置的,而不是完全基於採樣率的(這很有意義:該設備沒有我不知道採樣率,只是知道要採樣的事實,但數據表中的數字使用的是根據採樣率設置的時鐘速度。如果設備性能是由時鐘速度設置的,並且最小時鐘速度高於您想要的性能,那麼您最好讀出得更快,並且平均價格便宜。
通過SAR ADC,過採樣可簡化混疊濾波器和瞬態響應,而抽取平均可減少軟件中第n個採樣的噪聲。如果可以使用集成的IDC AD,則可以一步完成。