Η ρύθμιση της συχνότητας δειγματοληψίας για τους αισθητήρες 3 καλωδίων απαιτεί αυστηρή τήρηση του θεωρήματος δειγματοληψίας Nyquist και πρέπει να είναι προσαρμοσμένη στον συγκεκριμένο τύπο αισθητήρα και στα δυναμικά χαρακτηριστικά του σήματος. Η βασική αρχή είναι η εξής: η συχνότητα δειγματοληψίας πρέπει να είναι μεγαλύτερη από το διπλάσιο της συνιστώσας υψηλότερης συχνότητας του σήματος. Σε πρακτικές εφαρμογές, συνήθως υιοθετείται ένας παράγοντας 3 έως 10 φορές ή περισσότερο για να διασφαλιστεί η ακεραιότητα του σήματος.
I. Βασικές αρχές για τον καθορισμό της συχνότητας δειγματοληψίας
Θεώρημα δειγματοληψίας Nyquist
Για να αποφευχθεί η παραποίηση σήματος, η συχνότητα δειγματοληψίας ($f_s$) πρέπει να ικανοποιεί την συνθήκη: $f_s > 2 \\times f_{max}$, όπου η $f_{max}$ αντιπροσωπεύει το στοιχείο υψηλότερης συχνότητας του σήματος που μετράται.
Περιθώριο ασφάλειας μηχανικής
Σε πρακτικές εφαρμογές, ένας πολλαπλασιαστής 5 έως 10 φορές επιλέγεται συχνά για να βελτιώσει την ακρίβεια ανακατασκευής κυματομορφής, ιδιαίτερα για ημιτονοειδή σήματα.
Αντι-Φιλτράρισμα αλλοίωσης
Σε συστήματα υψηλής{0}ακρίβειας, ένα φίλτρο χαμηλής
II. Συνιστώμενες συχνότητες δειγματοληψίας με βάση τον τύπο αισθητήρα
|
Τύπος αισθητήρα |
Χαρακτηριστικά σήματος |
Συνιστώμενη Συχνότητα Δειγματοληψίας |
Σημειώσεις |
|
PT100/PT1000 RTD |
Αργά μεταβαλλόμενο σήμα (χρόνος απόκρισης σε δευτερόλεπτα) |
1–10 Hz |
Η θερμοκρασία αλλάζει αργά. Οι υπερβολικά υψηλοί ρυθμοί δειγματοληψίας δεν είναι απαραίτητοι και ενδέχεται να αυξήσουν τον θόρυβο του σήματος. |
|
3-Αισθητήρας ταχύτητας εφέ καλωδίου |
Παλμικό τετράγωνο κύμα. Η συχνότητα είναι ευθέως ανάλογη με την ταχύτητα περιστροφής |
Μεγαλύτερη ή ίση με 5 φορές τη μέγιστη συχνότητα εξόδου |
Π.χ., για μέτρηση 3000 rpm (50 Hz), προτείνεται ρυθμός δειγματοληψίας μεγαλύτερος ή ίσος με 250 Hz. Συνιστάται μεγαλύτερη ή ίση με 500 Hz. |
|
Αισθητήρας κραδασμών 3 καλωδίων (επιταχυνσιόμετρο) |
Δόνηση υψηλής-συχνότητας (δεκάδες έως χιλιάδες Hz) |
Μεγαλύτερη ή ίση με 10 φορές την υψηλότερη συχνότητα |
Π.χ., για τη μέτρηση κραδασμών 2 kHz, ο ρυθμός δειγματοληψίας θα πρέπει να είναι μεγαλύτερος ή ίσος με 20 kHz για να διασφαλιστεί η ακριβής ανάλυση FFT. |
|
Πομπός πίεσης 3 καλωδίων (Έξοδος 4–20 mA) |
Αργά μεταβαλλόμενο ή χαμηλό-κυμαινόμενο σήμα πλάτους |
10–100 Hz |
Κατάλληλο για δυναμική παρακολούθηση υδραυλικών και πνευματικών συστημάτων, εξισορροπώντας την ταχύτητα απόκρισης και τη σταθερότητα. |
Συστάσεις βαθμονόμησης: Για στατική βαθμονόμηση, ρυθμίστε τον ρυθμό δειγματοληψίας σε 1–5 Hz και υπολογίστε τη μέση τιμή. για δυναμική βαθμονόμηση, χρησιμοποιήστε έναν παλμογράφο ή μια κάρτα απόκτησης δεδομένων για να διασφαλίσετε την καταγραφή πλήρους κυματομορφών σήματος.
