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你怎么能用150kHz的采样率来测量500kHz的信号?

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关于带宽和采样率,有一个问题经常会被问到:
你怎么能用150kHz的采样率来测量500kHz的信号?
很多人认为,计算数值时必须满足采样定理(也称奈奎斯特定理或香农定理),这是不正确的,除了少数如下相关的测量外:
l 你想在时域上分析信号(如示波器功能)
l 你想进行数字滤波
l 你想进行FFT或者DFT分析
对于测量DC、TRMS和Power值时,并不需要满足,原因很简单:
所有这些数值在原理上都是统计值(平均值、均方根值、……),因此,在什么时候把数值添加进来进行求和(或平方和)并不重要。
举一个简单的例子:
有一个50Hz的正弦波,幅值为1,采样率为200Hz。你采样该正弦波的第一个周期的结果如下(相角/幅值):0º/0,90º/1,180º/0,270º/-1,所以和为0.
现在,同样的信号,采样率变为40Hz,采样几个周期得到结果(周期/相角/幅值): 1/0º/0,2/90º/1,3/180º/0,4/270º/-1,可以发现需要4个周期,但是结果一样为0.
现在假设采样频率为28.6Hz(=1/0.035s),同样采样几个周期得到结果(周期/相角/幅值): 1/0º/0,2/270º/-1,4/180º/0,6/90º/1,可以看到采样值的顺序变了,但是结果还是一样。
你将得到同一个波形的相同的统计值,不管采样率是多少。重要的是,波形的每一个点都要采样到,这可能需要几个信号周期的时间来获取它。这个工作原理叫做欠采样原理。
回到上面的问题:我们最小的周期时间是30ms,所以500kHz的信号(2μs信号周期)至少采样了15000个信号周期!使用更大的周期时间,将会得到更多的信号周期。因此,150kHz的采样率就能测量500kHz的信号了。


IP属地:上海1楼2018-01-31 10:46回复


    IP属地:上海2楼2018-01-31 11:47
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      2026-03-22 00:17:21
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      IP属地:上海3楼2018-01-31 11:47
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        IP属地:上海4楼2018-01-31 11:47
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          IP属地:上海5楼2018-01-31 11:47
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            IP属地:上海6楼2018-01-31 11:47
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              IP属地:上海7楼2018-01-31 11:47
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                很好的帖子


                IP属地:上海20楼2018-02-05 13:33
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                  2026-03-22 00:11:21
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                  IP属地:上海21楼2018-02-05 13:33
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                    一般人写不出来


                    IP属地:上海22楼2018-02-05 13:34
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