ทำไมต้องทำการสุ่มตัวอย่างในความถี่ที่แน่นอน

ฉันขอโทษถ้าคำถามนี้ไม่ได้โพสต์ที่ดี ฉันกำลังอ่านเอกสารที่อ้างถึงสิ่งต่อไปนี้:

ตัวอย่างสนามแม่เหล็กนั้นมีค่าอยู่ที่ 100 Hz ตัวตรวจจับตัวกรองและตัวอย่างเวกเตอร์ลงไปที่ 10 เฮิร์ตซ์เพื่อขจัดสัญญาณรบกวนและลดการคำนวณที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลสดบนสมาร์ทวอทช์

คำถามของฉันคือ: หากพวกเขาต้องการให้ความถี่การสุ่มตัวอย่างเป็น 10Hz ทำไมพวกเขาไม่เพียงแค่ตัวอย่างที่ 10Hz ในตอนแรก

หากพวกเขาต้องการให้ความถี่ในการสุ่มตัวอย่างเป็น 10Hz ทำไมพวกเขาไม่เพียงแค่ตัวอย่างที่ 10Hz ในตอนแรก

เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้นามแฝงสัญญาณจะต้องถูกกรองผ่าน lowpass ก่อนการสุ่มตัวอย่าง ไม่ควรมีความถี่สูงกว่า Fs / 2 ในสัญญาณอะนาล็อก (หรือตามความเป็นจริงพวกเขาควรถูกลดทอนพอที่จะถูกฝังอยู่ในเสียงหรือในระดับที่ต่ำพอที่จะทำตามข้อกำหนดที่คุณต้องการ)

หากคุณสุ่มตัวอย่างที่ Fs = 10Hz และต้องการที่จะพูดว่าสัญญาณ 4Hz ตัวกรองของคุณจะต้องปล่อยให้พวกเขาผ่าน แต่ยังมีการลดทอนแรงที่สูงกว่า 5Hz ดังนั้นมันจะต้องมีฟังก์ชั่นการถ่ายโอนแบนใน passband จากนั้น หลังจากความถี่ลัด

ตัวกรองลำดับสูงเหล่านี้ใช้งานยากและมีราคาแพงในโดเมนอะนาล็อก แต่ทำได้ง่ายมากในโดเมนดิจิทัล ตัวกรองดิจิตอลนั้นมีความแม่นยำสูงเช่นกันความถี่คัตออฟไม่ขึ้นอยู่กับความทนทานของตัวเก็บประจุ

ดังนั้นจึงมีราคาถูกกว่ามากเมื่อใช้ lowpass แบบอะนาล็อกที่มีการสั่งซื้อน้อยเกินกว่าปัจจัยที่มีขนาดใหญ่จากนั้นใช้ฟิลเตอร์ดิจิตอลที่คมชัด

ฮาร์ดแวร์ดิจิทัลเดียวกันสามารถใช้กับหลาย ๆ ช่องได้เช่นกัน ที่ความถี่การสุ่มตัวอย่างต่ำความต้องการพลังงานในการคำนวณต่ำมากและไมโครคอนโทรลเลอร์สมัยใหม่จะใช้ตัวกรองดิจิตอลหลายช่องทางได้อย่างง่ายดายในราคาที่ถูกมาก

คุณพูดถึงคำว่า magnetometers สิ่งนี้จะขยายขอบเขตออกไปเล็กน้อย

Magnetometers สำหรับผู้ที่ไม่คุ้นเคยวัดฟลักซ์แม่เหล็กและสร้างแรงดัน / สัญญาณเอาต์พุตตามสัดส่วนตามฟลักซ์

เป็นไปได้ว่าคุณจะตรวจจับ "พลังงานไฟฟ้า" ที่ไม่ต้องการจำนวนมากเนื่องจากพลังงานแม่เหล็กที่แผ่ออกมาจากสายไฟฟ้ารอบ ๆ

ในความเป็นจริงการสุ่มตัวอย่างโดยตรงที่ 10 เฮิร์ตในที่ที่มี 50 เฮิร์ตอาจทำให้คุณโมโหเพราะคุณอาจไม่ใช่ 10hz และคุณจะเห็นว่า DC ช้า ๆ เลื่อนขึ้นและลงในช่วงเวลาหลายวินาที

ความถี่ 100hz มีความสำคัญในการช่วยขจัดสัญญาณที่ไม่ต้องการออกจากสิ่งที่คุณต้องการเห็น นี่เป็นเรื่องปกติสำหรับสถานที่ที่พบ 50hz ในสหรัฐอเมริกา 60hz แน่นอน

หากคุณใช้เครื่องวัดแม่เหล็กในบางประเทศ 100 เฮิร์ตซ์ / 10 เฮิร์ตทำงานได้ไม่ดีนัก; คุณอาจพบรูปแบบที่แตกต่างกันสำหรับตลาดเหล่านี้

คำตอบสำหรับการลดรอยหยัก / การกรอง ฯลฯ ยังคงถูกต้อง; นี่เป็นเพียงกรณีที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นสำหรับการใช้งานของคุณ

พวกเขาไม่ได้ลดตัวอย่างทันที พวกเขา "กรองและตัวอย่างลง" สันนิษฐานว่าตัวกรองนั้นเป็น low-pass ที่กำจัดนามแฝงที่อาจเกิดขึ้นในสัญญาณที่สุ่มตัวอย่าง การกรองอาจลดเสียงรบกวนโดยใช้ข้อมูลจากตัวอย่าง 100 Sps หลายรายการเพื่อช่วยในการกำหนดค่าตัวอย่างแต่ละรายการในสัญญาณที่ถูกทำลาย (10 Sps)

มีหลายกรณีที่แหล่งกำเนิดเสียง (เปรียบเทียบกับสัญญาณ) ที่รวดเร็วต่างๆสามารถส่งผลกระทบต่อการอ่านได้ อีกตัวอย่างหนึ่งคือโฟโตไดโอดที่ลดความเร็วลง มันสามารถรับการกะพริบของแหล่งกำเนิดแสงธรรมดาทั่วไป 50/60/100 / 120Hz ขึ้นอยู่กับว่าคุณอยู่ที่ไหนและอาจจะรับหลอดไฟ LED / ไฟฟลูออเรสเซนต์ความถี่สูง

ในบางกรณีคุณอาจใช้ตัวกรอง low-pass บนอินพุตได้ แต่มักจะง่ายกว่าในการปรับการกรองในซอฟต์แวร์ให้เหมาะสม (เช่นเพียงแค่ใช้เกินขนาดและเฉลี่ยจำนวนตัวอย่างnจำนวนโดยที่nสามารถกำหนดได้โดยผู้ใช้)

การลดอัตราการสุ่มตัวอย่างไม่ได้ (จำเป็น) (เชิงเส้น) เพิ่มเวลาการตกตะกอนดังนั้นคุณจะต้องจับสัญญาณอินพุตเป็นหลัก ในความเป็นจริงในMCP3002เวลาการตั้งค่าจะขึ้นอยู่กับความเร็วสัญญาณนาฬิกา SPI ซึ่งอาจถูกตั้งค่าด้วยเหตุผลอื่นและไม่ได้อยู่ในอัตราการสุ่มตัวอย่างเลย (ซึ่งสมเหตุสมผล: อุปกรณ์ไม่ทราบอัตราการสุ่มตัวอย่าง ความจริงที่ว่ามันถูกขอให้สุ่มตัวอย่าง แต่แผ่นข้อมูลใช้ตัวเลขความเร็วนาฬิกาที่กำหนดจากอัตราการสุ่มตัวอย่าง) หากประสิทธิภาพของอุปกรณ์ถูกตั้งค่าโดยความเร็วนาฬิกาและความเร็วสัญญาณนาฬิกาขั้นต่ำนั้นสูงกว่าที่คุณต้องการสำหรับประสิทธิภาพคุณอาจอ่านค่าได้เร็วขึ้นและค่าเฉลี่ยก็ต่ำ

การสุ่มตัวอย่างมากขึ้นจะช่วยลดตัวกรอง aliasing และการตอบสนองชั่วคราวด้วย SAR ADC ในขณะที่ค่าเฉลี่ยโดยการลดทอนสัญญาณรบกวนจะลดเสียงโดยตัวอย่าง root n ในซอฟต์แวร์ หากการผสานรวมโฆษณา IDC นั้นมีประโยชน์ก็สามารถทำได้ในขั้นตอนเดียว