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模拟信号采集方法及原理
模拟信号采集方法及原理
模拟信号采集是指从被测物体采集模拟信号，经过采集系统后再变换为数据的过程。
模拟信号采集分为系统采集和外界采集两种。
一、系统采集信号
系统采集的信号是指系统内部各部件所发出的模拟信号，这类信号经过采集系统传递到电脑上。
1. 系统采集信号的原理
系统采集的信号是通过采集系统将信号从系统内部发出的电流
或电压，转换成电脑可识别的数字信号的过程，从而实现信号采集。
2.采集系统组成
采集系统的主要部分包括：电源、处理器、输入模块、输出模块、通讯模块和计算机接口。
二、外界采集信号
外界采集信号是指采集系统从外界采集的模拟信号，从外界采集的模拟信号是各种传感器对外界环境变化，将其变化量模拟输出，以电流或电压的形式表示。
1.外界采集信号的原理
外界采集信号是通过传感器对外界事物的模拟变化，将变化量转换为计算机可以识别的数字信号进行采集，从而实现信号采集。
2.传感器类型
传感器的类型主要有：温度传感器、光照传感器、电位传感器、
电流传感器、传动器等。
每种传感器都有自己的工作原理，可以满足不同的应用需求。
模拟信号采集方法及原理模拟信号采集是指将模拟信号转换为数字信号的过程。
在现代电子技术中，数字信号处理已经成为了主流，因此模拟信号采集也变得越来越重要。
本文将介绍模拟信号采集的方法及原理。
一、模拟信号采集的方法1. 采样采样是指将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样的方法有两种：均匀采样和非均匀采样。
均匀采样是指在一定时间间隔内，以相同的时间间隔对模拟信号进行采样。
非均匀采样则是在不同的时间间隔内对模拟信号进行采样。
2. 量化量化是指将采样后的模拟信号转换为数字信号。
量化的方法有两种：线性量化和非线性量化。
线性量化是指将采样后的信号按照一定的比例转换为数字信号。
非线性量化则是按照非线性的方式将采样后的信号转换为数字信号。
3. 编码编码是指将量化后的数字信号转换为二进制码。
编码的方法有两种：单极性编码和双极性编码。
单极性编码是指将正数用0表示，负数用1表示。
双极性编码则是将正数用0表示，负数用1表示，但是负数的最高位为1。
二、模拟信号采集的原理模拟信号采集的原理是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
这个过程可以分为三个步骤：采样、量化和编码。
采样是将连续的模拟信号按照一定的时间间隔进行采样，将其转换为离散的信号。
采样的频率越高，采样后的信号越接近原始信号。
量化是将采样后的信号按照一定的比例转换为数字信号。
量化的精度越高，转换后的数字信号越接近原始信号。
编码是将量化后的数字信号转换为二进制码。
编码的方式有很多种，其中最常用的是脉冲编码调制（PCM）。
模拟信号采集是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
采样、量化和编码是模拟信号采集的三个基本步骤。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的采样频率、量化精度和编码方式，以达到最佳的采集效果。
单片机系统采集的信号有模拟电压信号、模拟电流信号、PWM信号、数字逻辑信号等。
现在，绝大多数传感器输出的信号都是模拟信号量，电流和电压。
所以模拟信号的采集应用最为广泛，处理过程也相对复杂。
相比于模拟信号，PWM信号和数字逻辑信号的采集比较直接，单片机能够直接处理这类信号，无需额外的器件进行信号转换。
这里的模拟信号是指电压和电流信号，对模拟信号的处理技术主要包括模拟量的选通、模拟量的放大、信号滤波、电流电压的转换、V/F转换、A/D转换等。
1．模拟通道选通单片机测控系统有时需要进行多路和多参数的采集和控制，如果每一路都单独采用各自的输入回路，即每一路都采用放大、滤波、采样/保持，A/D等环节，不仅成本比单路成倍增加，而且会导致系统体积庞大，且由于模拟器件、阻容元件参数特性不一致，对系统的校准带来很大困难；并且对于多路巡检如128路信号采集情况，每路单独采用一个回路几乎是不可能的。
因此，除特殊情况下采用多路独立的放大、A/D外，通常采用公共的采样／保持及A／D 转换电路(有时甚至可将某些放大电路共用)，利用多路模拟开关，可以方便实现共用。
在选择多路模拟开关时，需要考虑以下几点：（1）通道数量通道数量对切换开关传输被测信号的精度和切换速度有直接的影响，因为通道数目越多，寄生电容和泄漏电流通常也越大。
平常使用的模拟开关，在选通其中一路时，其它各路并没有真正断开，只是处于高阻状态，仍存在漏电流，对导通的信号产生影响；通道越多，漏电流越大，通道间的干扰也越多。
（2）泄漏电流在设计电路时，泄漏电流越小越好。
采集过程中，信号本身就非常微弱，如果信号源内阻很大，泄漏电流对精度的影响会非常大。
（3）切换速度在选择模拟开关时，要综合考虑每路信号的采样速率、A/D的转换速率，因为它们决定了对模拟开关的切换速度的要求。
（4）开关电阻理想状态的多路开关其导通电阻为零，而断开电阻为无穷大，而实际的模拟开关无法到这个要求，因此需考虑其开关电阻，尤其当与开关串联的负载为低阻抗时，应选择导通电阻足够低的多路开关。
