農(nóng)業(yè)環(huán)境檢測儀信號(hào)的模擬以及傳輸

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農(nóng)業(yè)環(huán)境檢測儀信號(hào)的模擬以及傳輸分析
 數(shù)字信號(hào)處理的含義處理就是變換。數(shù)字信號(hào)處理就是用數(shù)字的方法，對(duì)信號(hào)的波形進(jìn)行變換。這通常是將一個(gè)信號(hào)變換成在某種意義上比原始信號(hào)更合乎要求的另一種信號(hào)形式。例如，我們可在農(nóng)業(yè)環(huán)境檢測儀中設(shè)計(jì)一些變換以分離兩個(gè)或多個(gè)已經(jīng)按某種方式合在一起的信號(hào)；也可以增強(qiáng)一個(gè)信號(hào)的某一個(gè)分量或參數(shù)；或者估算信號(hào)的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)。從某種觀點(diǎn)來看，數(shù)字信號(hào)處理是多種計(jì)算機(jī)算法的匯集，因此可認(rèn)為它是計(jì)算數(shù)學(xué)的另一個(gè)分支。
模擬輸入信號(hào)首先通過一連續(xù)時(shí)間的前置取樣濾波器，以保證輸入信號(hào)的最高頻率限制在一定數(shù)值之內(nèi)。然后在 A/D 轉(zhuǎn)換中每隔 T（取樣周期）秒讀出一次輸入信號(hào)的幅度，并將其量化為標(biāo)準(zhǔn)電平。例如 3.3 伏的取樣值量化為 3 伏；3.6 伏的取樣值量化為 4 伏。模擬信號(hào)的取樣、量化以及轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制的過程總稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D 轉(zhuǎn)換）。量化越細(xì)，量化電平數(shù)越多，量化誤差越小，但成本越高。通常，A/D 轉(zhuǎn)換位數(shù)的選擇要考慮信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍、精度要求等因素。目前，取樣和量化處理，都有各種集成電路芯片可供選擇。A/D 轉(zhuǎn)換后的時(shí)間上與幅度上都量化了的信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。農(nóng)業(yè)環(huán)境檢測儀它本質(zhì)上是一序列的“數(shù)”，因此，通常用序列表示。實(shí)際的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)不一定都需要上圖的所有四個(gè)部分。有些系統(tǒng)不需要最后的 D/A 轉(zhuǎn)換，另有一些系統(tǒng)其輸入量原本就是數(shù)字量，因此開始的 A/D 轉(zhuǎn)換顯然是不需要的。
    模擬信號(hào)的數(shù)字式處理需滿足的條件由上所述，可能會(huì)產(chǎn)生以下疑問：對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行取樣，是否會(huì)把取樣點(diǎn)間的信息丟失呢？在量化過程中，將實(shí)際的信號(hào)用與它最接近的電平表示，這會(huì)不會(huì)應(yīng)起信號(hào)失真？這些問題的答案正是現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)理論。即采樣定理和量化理論。采樣定理表明：如果信號(hào)的頻帶是有限的，而取樣率又是大于或等于兩倍的信號(hào)最高頻率，則可根據(jù)它的離散取樣值完全恢復(fù)出原始信號(hào)。也就是說，如果信號(hào)的頻帶是有限的，而取樣率又是大于或等于兩倍的信號(hào)最高頻率，則離散取樣值可完全表示原信號(hào)。關(guān)于量化誤差：由于數(shù)字化以后的信號(hào)是用多位的二進(jìn)制數(shù)表示的，量化過程的最大誤差不超過此二進(jìn)制數(shù)的最小單位，可見，只要 AD 轉(zhuǎn)換的數(shù)位足夠多，可將量化誤差控制在給定的范圍。事實(shí)上，10 位的 AD 轉(zhuǎn)換可獲得千分之一的精度，而 12 位的 AD 轉(zhuǎn)換可獲得萬分之二點(diǎn)五的精度。
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