[取样与取样积分原理]

1、1Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 31 取样的物理过程取样的物理过程 取样的核心是取样门，取样门的开关是由取样的核心是取样门，取样门的开关是由P（t）取样脉冲控制。）取样脉冲控制。2Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 取样波形及原理框图：取样波形及原理框图：3Prof. Yang, The college of Optic and Electronic

2、Information Engineering, USST 32 取样定理取样定理一一. 信号等于取样脉冲序列信号等于取样脉冲序列P(t)与连续信号与连续信号f(t)的乘积的乘积 fs (t)=f（t）P( t ) 取样信号取样信号fs (t)的傅立叶变换为：（卷积定理）的傅立叶变换为：（卷积定理）二时域取样定理二时域取样定理一个频谱有限的信号一个频谱有限的信号f (t), 如果其频谱只占据如果其频谱只占据-n +n的的范围，则范围，则f (t),可用等间隔的取样值来唯一地表示，但取样可用等间隔的取样值来唯一地表示，但取样间隔必须小于间隔必须小于1/(2fm), (其中其中m =2fm)。即最

3、低取样频率为。即最低取样频率为2 fm。)()(21)()(PFtfFFss4Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 5Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 三从取样信号中恢复原连续信号三从取样信号中恢复原连续信号 在满足取样定理的条件下，频谱在满足取样定理的条件下，频谱Fs ()是是F()周期的重复，并不混叠，为了无失真地选出周期的重复，并不混叠，为了无失真地选

4、出F(), 只要使：只要使： F()= Fs () H() 式中，式中，H()1 /c 0 /c H()是理想的低通滤波器的传递函数。取样是理想的低通滤波器的传递函数。取样信号信号fs (t)通过低通滤波器即可实现通过低通滤波器即可实现 Fs () H()，在输出端就可得到频谱为，在输出端就可得到频谱为F()的连续信号的连续信号f(t)。 6Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 33 实时取样和变换取样实时取样和变换取样 一实时取样一实时取样 在被取样信号的一次有效持续时间内，

5、无失真地取出复在被取样信号的一次有效持续时间内，无失真地取出复现原信号所必须的全部样品，用于低频信号的处理。现原信号所必须的全部样品，用于低频信号的处理。7Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 二二. . 变换取样变换取样 在每个信号周期或每隔整数隔信号周期取出一个样品，在每个信号周期或每隔整数隔信号周期取出一个样品，每次取样时间均比前一次延时每次取样时间均比前一次延时t, 最后复现信号形状与原信号最后复现信号形状与原信号相似，但在时间刻度上比原来信号增加了若干倍，适合于高相似

6、，但在时间刻度上比原来信号增加了若干倍，适合于高速、高重复频率信号的取样检测。速、高重复频率信号的取样检测。 8Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 三样品提取方式三样品提取方式1绝对值取样绝对值取样取出信号瞬时绝对值。取出信号瞬时绝对值。 9Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 2差值取样差值取样取出该瞬时信号幅值与上次取出幅值之差。取出该瞬时信号幅值与上次取

7、出幅值之差。 10Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 34 取样积分器原理和工作方式（信号平均器）取样积分器原理和工作方式（信号平均器）锁定放大器：锁定放大器： 适合对正弦或方波周期信号振幅的检测。适合对正弦或方波周期信号振幅的检测。取样积分器：取样积分器： 适合复杂的适合复杂的宽带宽带周期信号振幅和波形的检测。周期信号振幅和波形的检测。（信号恢复）；脉冲信号检测。（信号恢复）；脉冲信号检测。信噪改善比（信噪改善比（SNIR）:N11Prof. Yang, The colle

8、ge of Optic and Electronic Information Engineering, USST 单点取样积分器（单点取样积分器（Boxcar）12Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST (1). (1). 定点式取样积分器波形定点式取样积分器波形 13Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST (2).(2).扫描式取样积分器波形复现过程扫描式取样积分

9、器波形复现过程 14Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 积分器积分器1. 线性门积分器线性门积分器)/()(0TRCtTVtugi信噪改善比（信噪改善比（SNIR）:N15Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 2. 指数式门积分器指数式门积分器)1 ()(0RCtieVtu16Prof. Yang, The college of Optic and Elect

10、ronic Information Engineering, USST 二、多点信号平均器二、多点信号平均器 利用计算机技术，控制多个电子开关，将采样信号一利用计算机技术，控制多个电子开关，将采样信号一一对应地存储在相应的电容（模拟）或存储器（数字）一对应地存储在相应的电容（模拟）或存储器（数字）内进行累积和平均。内进行累积和平均。 17Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 18Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 霍尔效应测量霍尔效应测量dIBRVHH/19Prof. Yang, The college of Optic and Electronic Information Engineering, USST 超声波检测超声波检测20Pr