高速數(shù)據(jù)采集時(shí)，遇到“混疊”和“幅度分辨率不足”怎么辦？

在使用模塊化數(shù)字化儀進(jìn)行測量時(shí)，重要的是要注意一些常見的設(shè)置問題，這些問題會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不良和浪費(fèi)時(shí)間。本文將對“混疊”和“幅度分辨率不足”兩個(gè)問題提供深入解答。

混疊，采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的普遍問題。自采樣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)出現(xiàn)以來，由于輸入信號采樣不足而引起的混疊問題就一直存在。采用較的數(shù)據(jù)儀器，如數(shù)字化儀和數(shù)字示波器，根據(jù)采樣定理，要求模擬信號的采樣頻率大于輸入端存在的較高頻率分量的兩倍。如果不滿足這個(gè)條件，就會(huì)產(chǎn)生混疊。當(dāng)前的數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)通常包含大大超過模擬帶寬的較大采樣率。通過將其與長采集存儲器相結(jié)合，這些數(shù)字化器較小化了這個(gè)經(jīng)典問題。比如經(jīng)費(fèi)試驗(yàn)室環(huán)境可選擇PCIe、USB總線等，如果是工業(yè)現(xiàn)場、試驗(yàn)現(xiàn)場，可選擇cPCI、VPX等。 但是，用戶應(yīng)該注意混疊，尤其是在將采樣率編程為較低速度時(shí)。

采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)對輸入信號進(jìn)行采樣并存儲結(jié)果數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 如果采樣率滿足或超過采樣定理的規(guī)則，則可以重建信號而不丟失任何信息。如果模擬輸入波形的采樣頻率小于其較大頻率的兩倍，則數(shù)字采樣的重建結(jié)果會(huì)產(chǎn)生頻率低于原始頻率的波形。

幅度分辨率不足

數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)將模擬信號的樣本轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。ADC的分辨率是用于數(shù)字化輸入樣本的比特?cái)?shù)。對于一個(gè)n位ADC，可以產(chǎn)生的離散數(shù)字電平數(shù)為2n。因此，一個(gè)12位數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以解決212或4096級。較小有效位(lsb)表示可以檢測到的較小間隔，對于12位數(shù)字轉(zhuǎn)換器，較小有效位為1/4096或2.4 x 10-4。為了將lsb轉(zhuǎn)換成電壓，我們?nèi)?shù)字化儀的輸入范圍除以2，提高到數(shù)字化儀的分辨率。測量儀器的作用是以較大可能的保真度獲取這些脈沖波形并測量關(guān)鍵參數(shù)。

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高速數(shù)據(jù)采集卡在局部放電檢測中的應(yīng)用

局部放電的檢測對于電力設(shè)備運(yùn)行的安全，避免突發(fā)性故障的發(fā)生及其重要。坤馳科技的高速數(shù)據(jù)采集卡具備高采樣率、高分辨率、寬帶寬等特點(diǎn)，可以滿足對放電信號的實(shí)時(shí)采集與分析，是局部放電檢測系統(tǒng)的重要組成部分。

內(nèi)部局部放電：在介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)與電極之間的氣隙放電，都屬于內(nèi)部局部放電。放電的特性與介質(zhì)的特性和氣隙的形狀、大小、位置以及氣隙中氣體的性質(zhì)有關(guān)。氣泡壁四周都為介質(zhì)。

表面局部放電：放電過程與內(nèi)部放電相同，不同為氣泡壁只有一邊為介質(zhì)，另一邊為導(dǎo)體。

氣暈放電：發(fā)生在 導(dǎo)體周圍都是氣體的情況下

高速數(shù)據(jù)采集方式和PCIe總線的高速數(shù)據(jù)采集卡應(yīng)是局放監(jiān)測系統(tǒng)在硬件上的發(fā)展趨勢，這種配置方式有利于局放信號的實(shí)時(shí)顯示與分析，從而有利于對局放的信號特點(diǎn)和機(jī)理作進(jìn)一步研究。

數(shù)據(jù)采集模塊跟數(shù)據(jù)采集卡有什么區(qū)別？

在系統(tǒng)基本工作原理方面

應(yīng)用時(shí)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)置于被監(jiān)控的設(shè)備處，通過傳感器對設(shè)備的電壓或者電流信號進(jìn)行采樣、保持，并送入A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號，然后將該信號送到FIFO中。當(dāng)FIFO中存放的數(shù)據(jù)到了一定數(shù)目時(shí)，由ARM7從FIFO中讀出，然后通過ARM7的以太網(wǎng)接口或者RS232送給上位機(jī)。考慮到要監(jiān)控的設(shè)備可能會(huì)很多，所以設(shè)計(jì)了多路采集通道，他們經(jīng)過模擬開關(guān)后再進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器。CPLD是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，他控制采集通道的切換、A/D轉(zhuǎn)換器的啟/停、轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在FIFO中的存放地址發(fā)生器、產(chǎn)生中斷請求以通知ARM7讀取存放在FIFO中的數(shù)據(jù)等。2，VPX架構(gòu)的SATA采集存儲系統(tǒng)：對于惡劣環(huán)境及外場等應(yīng)用場合，桌面計(jì)算機(jī)形態(tài)的系統(tǒng)相對不太適合。