sampling）。采样方式中最早是过采样，根据采样定理，采样频率fs必须高于被采信号最高频率fch的两倍，才不致产生频率混叠现象。例如信号最高频率为10khz，采样频率必须高于20khz。
②欠采样（under sampling）。在通信和动态数据的采集中，发展了一种欠采样技术，即采样频率fs可以低于信号频率fch，但信号的频带宽度不得大于0.5fs，利用采样信号产生的高次谐波，将采样后的信号移至第二或者更高的奈奎斯特区。例如采样频率fs为10khz，可对频带fch落于11～14khz的信号(频带宽度为3khz，低于0.5fs=5khz)进行欠采样。于是在采样频率2次谐波两边产生的采样后的信号频带为f2ch = 2fs±fch = 20 khz±(11～14 khz)= 31～34 khz，或9～6 khz
③等效时间采样（equivalent time sampling ）。主要是对于重复的周期波形进行等效时间采样。例如美国泰克公司的tds784d数字存储示波器，其实际的采样频率为 1 gs/s ( 1ghz )，对于重复的周期信号，采取周期微差法，可以达到250gs/s(250ghz)的等效时间采样。例如对于 1 ghz 的方波，进行周期微差法采样，每个周期的采样只有微小的时差，将若干个周期中的样点集中排列，即可测出方波上升沿和下降沿的波形。对于单次瞬态信号，这种方法是无效的。
④变速率变分辨率采样。
(2)采集方式的发展
①扫描式采集（scanning acquisition）：时分制、多通道巡回采集。
②并行式采集（parallel acquisition)：多个通道同步并行采集，每个通道采用一个独立的a/d转换器，通道采集速率只取决于a/d的转换速率，与通道数无关。
③交替采集（internative acquisition）：一个通道由多个a/d转换器交替采集，使每个通道采样速率等于多个a/d的转换速率之和，可以高于单个a/d的转换速率。
(3)采集数据的实时分析与处理软件
目前国外的测试仪器或系统生产厂家，在生产硬件的同时，推出其相应的支持软件或软件开发平台，如为产品开发者提供的软件工具；为系统集成者提供系统应用软件的集成的环境；为终端用户提供编写自己的用户应用程序的手段。
1.4 本文主要内容和章节安排
本文完成了一种基于matlab的数据采集系统的方案的设计，实现了在matlab环境下利用声卡和matlab数据采集工具箱进行的数据采集与分析。
全文的结构安排如下：
第一章 绪论，说明了研究背景、意义、国内外现状，以及系统的发展现状。
第二章 主要介绍了系统结构特点及性能
第三章 主要介绍了声卡、matlab软件及其工具箱的使用
第四章 主要讨论了系统结构功能设计与实现，以及数据采集与分析的具体过程
第五章 主要对数据采集进行了举例
2数据采集系统结构特点
2.1 系统组成结构
数据采集系统主要由两部分组成：采集子系统和计算机子系统，即下位机智能数据采集系统和上位机 hmi（human machine interface）系统。采集子系统实现将客观世界被测对象信号采集和转换为能被计算机处理的数字信号的功能等；计算机子系统实现对采集数据的控制、存储和处理等功能，计算机起着对采集数据的存储和处理、统计分析、提供人机接口与其他计算机的数据通信和交换的功能。
数据采集系统涉及多学科，所研究的对象是物理或生物等各种非电或电信号。根据各种非电或电信号的特征，利用相应的归一化技术，将其转换为可真实反映事物特征的电信号后，经a／d转换器转换为计算机可识别的有限长二进制数字编码，以此作为研究自然科学和实现工业实时控制的重要依据，实现对宏观和微观自然科学的量化认识，典型的数据采集系统组成如图2-1所示。

图2-1 典型数据采集系统的组成
而一般的外置式数据采集系统结构如图2-2所示。模拟信号由传感器采得经过信号调理模块送入数据采集硬件设备。在数据采集设备中完成a／d转换，包括采样、量化、编码，转化成数字信号后送入与之相连的pc机中。根据不同的要求，在pc机上利用matlab以及二次编程实现数据的实时分析与处理。用户可以通过人机交互界面修改、设定各项参数来控制数据采集硬件设备的工作状态，同时可以得到数据的采集与分析结果， 从而实现数据采集与分析的自动化。

图2-2 一般的外置式数据采集系统结构
利用声卡在windows环境下开发数据采集系统时，由于受编程语言的限制，其数据分析与处理的功能非常有限。例如，为了对所采集的数据进行功率谱分析，则需要用户以vb或c语言来编写功率谱分析的子程序，这显然增加了开发的难度，并且也极不利于分析功能的进一步扩展。
而利用声卡作为a／d转换工具，经过衰减和取样电路得到的模拟信号送至声卡的线路输入端linein，并利用matlab中提供的数据采集工具箱，可满足控制声卡进行数据采集的要求。用户通过调用matlab命令， 可对采集的数据进行分析和处理。
整个系统可分为数据采集和数据分析两大部分，以友好的图形界面与用户进行交互沟通。

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