Setarea frecvenței de eșantionare pentru senzorii cu 3 fire necesită respectarea strictă a teoremei de eșantionare Nyquist și trebuie adaptată la tipul specific de senzor și la caracteristicile dinamice ale semnalului. Principiul de bază este următorul: frecvența de eșantionare trebuie să fie mai mare de două ori componenta de frecvență cea mai înaltă a semnalului; în aplicațiile practice, un factor de 3 până la 10 ori sau mai mult este de obicei adoptat pentru a asigura integritatea semnalului.
I. Principii de bază pentru stabilirea frecvenței de eșantionare
Teorema de eșantionare Nyquist
Pentru a preveni aliasarea semnalului, frecvența de eșantionare ($f_s$) trebuie să îndeplinească condiția: $f_s > 2 \\times f_{max}$, unde $f_{max}$ reprezintă cea mai înaltă componentă de frecvență a semnalului măsurat.
Marja de siguranță tehnică
În aplicațiile practice, un multiplicator de 5 până la 10 ori este adesea selectat pentru a îmbunătăți acuratețea reconstrucției formei de undă, în special pentru semnalele sinusoidale.
Filtrare anti-aliasing
În sistemele de-înaltă precizie, trebuie instalat un filtru-de trecere joasă înainte de convertorul analog-la-digital (ADC), cu o frecvență de tăiere setată puțin sub $f_s/2$, pentru a preveni interferența de-frecvență înaltă să contamineze semnalul.
II. Frecvențele de eșantionare recomandate în funcție de tipul senzorului
|
Tip senzor |
Caracteristicile semnalului |
Frecvența de eșantionare recomandată |
Note |
|
PT100/PT1000 RTD |
Semnal care variază lent (timp de răspuns în secunde) |
1–10 Hz |
Temperatura se schimbă încet; ratele de eșantionare excesiv de mari nu sunt necesare și pot crește zgomotul semnalului. |
|
3-Senzor de viteză cu efect Hall cu fir |
Undă pătrată pulsată; frecvența este direct proporțională cu viteza de rotație |
Mai mare sau egală cu de 5 ori frecvența maximă de ieșire |
De exemplu, pentru o măsurare de 3000 rpm (50 Hz), este sugerată o rată de eșantionare mai mare sau egală cu 250 Hz; Se recomandă o frecvență mai mare sau egală cu 500 Hz. |
|
Senzor de vibrații cu 3 fire (accelerometru) |
Vibrații de înaltă{0}frecvență (de la zeci până la mii de Hz) |
Mai mare sau egală cu de 10 ori cea mai mare frecvență |
De exemplu, pentru măsurarea vibrațiilor de 2 kHz, rata de eșantionare ar trebui să fie mai mare sau egală cu 20 kHz pentru a asigura o analiză FFT precisă. |
|
Transmițător de presiune cu 3 fire (ieșire 4–20 mA) |
Semnal care variază lent sau cu{0}}amplitudine fluctuantă |
10–100 Hz |
Potrivit pentru monitorizarea dinamică a sistemelor hidraulice și pneumatice, echilibrând atât viteza de răspuns, cât și stabilitatea. |
Recomandări de calibrare: Pentru calibrarea statică, setați rata de eșantionare la 1–5 Hz și calculați valoarea medie; pentru calibrarea dinamică, utilizați un osciloscop sau un card de achiziție de date pentru a asigura capturarea formelor de undă ale semnalului complet.
