數(shù)據(jù)采集器是地震觀測數(shù)字化中的關(guān)鍵設(shè)備,數(shù)據(jù)采集器的技術(shù)性能對(duì)于獲得高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)具有重要影響。幅頻特性特性已經(jīng)在實(shí)際測試中常見,而相頻特性的測試比較困難,但它對(duì)于了解數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響是非常重要的。相頻特性測試的困難主要在于數(shù)字信號(hào)經(jīng)過存儲(chǔ)、處理和格式編排之后才輸出,這些過程所帶來的附加延時(shí)是不確定的,使得傳統(tǒng)的輸入—輸出法無法使用。因此我們從信號(hào)的頻譜出發(fā),FFT分析法就可以精確的獲取輸出信號(hào)序列的初始相位,通過輸入前后的相對(duì)相位關(guān)系還原理論相頻特性。首先,我們了解數(shù)據(jù)采集器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)采集器的信號(hào)處理流程。數(shù)據(jù)采集器的系統(tǒng)特性主要與內(nèi)部的數(shù)字FIR濾波器有關(guān),其中包括最小相位FIR濾波器和線性相位FIR濾波器。了解了兩種濾波器的相頻特性,以及授時(shí)對(duì)數(shù)字濾波器相位特性的影響后,對(duì)后續(xù)提出群時(shí)延扣除的方法提供了依據(jù),同樣對(duì)數(shù)據(jù)處理時(shí)獲得的相對(duì)相位關(guān)系的認(rèn)知加深,如兩頻點(diǎn)之間存在整數(shù)個(gè)2π的跳動(dòng)具有識(shí)別和糾正的作用,依據(jù)理論相位特性的單調(diào)性,將相對(duì)相位特性的跳變點(diǎn)糾正。其次,在數(shù)字信號(hào)處理過程中普遍存在著截?cái)嘈?yīng),引起頻譜泄漏,導(dǎo)致數(shù)據(jù)的變化,引起誤差。因此使用了全相位FFT法和周... 

【文章來源】：中國地震局地震預(yù)測研究所北京市

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

數(shù)據(jù)采集器DAS-24GN

第一章引言9圖1.4是數(shù)據(jù)采集器RT130HR在40sps采樣時(shí)的通道間的相對(duì)相位特性，它表示通道間的相位差，相位差反映了通道之間的相對(duì)時(shí)間偏差，即各道同步采樣中的同步誤差，不是真正意義上的相頻測試。圖1.4RT130HR在40sps采樣時(shí)的通道間的相對(duì)相位特性頻帶帶寬圖是功率譜反映的幅頻特性，與相頻無關(guān)。而相對(duì)傳遞函數(shù)測試結(jié)果為數(shù)據(jù)采集器相頻特性開辟了道路，將相位與時(shí)延聯(lián)系到一起。在數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部的緩存等問題導(dǎo)致的傳統(tǒng)方法不可測量相頻特性的情況下，為我們測試數(shù)據(jù)采集器相頻特性開辟了道路。我國也開展了多次地震儀的測試，包括地震數(shù)據(jù)采集器。關(guān)于地震數(shù)據(jù)采集器測試要求的技術(shù)文檔主要有地震行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DB/T22，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了地震計(jì)和數(shù)據(jù)采集器的技術(shù)要求和測試方法。其中有關(guān)數(shù)據(jù)采集器頻率特性的測試主要涉及幅頻特性[2]，相頻特性的測試仍然具有改進(jìn)的空間和需要[3~5]。相頻特性的測試，傳統(tǒng)的方法是輸入-輸出比較法，也叫過零檢測法[3]，它時(shí)使用硬件測試相頻特性較為常用的方法，是通過硬件對(duì)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化測量，通過測量正弦信號(hào)進(jìn)出系統(tǒng)的時(shí)延差確定系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，但是此類方法只適合在沒有緩存的系統(tǒng)測試中使用，受諧波和噪聲干擾一些其他因素的影響，測量結(jié)果偏差較大，使得這類方法局限性很大，在普通儀器件的測量中較為常見，而在高精密儀器的測試中不會(huì)被采用。后來在相頻測試的領(lǐng)域有采用數(shù)字相關(guān)函數(shù)法，這種方法是利用兩個(gè)相同頻率的正弦信號(hào)在其時(shí)延為0的的情況下，互相關(guān)

基于正弦波的數(shù)據(jù)采集器相位特性測試技術(shù)研究12號(hào)的初始相位。2.2截?cái)嘈?yīng)對(duì)FFT處理余弦序列的影響2.2.1截?cái)嘈?yīng)對(duì)單一頻率信號(hào)的影響在數(shù)字信號(hào)處理中，需要處理的信號(hào)序列非常長，但是我們只能將有限長的序列給系統(tǒng)，也就是說需要對(duì)原始信號(hào)序列進(jìn)行一次截?cái)�。顯然，從一個(gè)無限長的序列變成一個(gè)有限長的序列，信號(hào)的信息和屬性必然發(fā)生變化。比如我們將高斯白噪聲進(jìn)行截?cái)�，其統(tǒng)計(jì)特性，如均值方差等必然發(fā)生變化。再比如，截取低頻正弦波序列的時(shí)候，在截取后的序列兩旁出現(xiàn)幅值較大的變化，那么在頻率里就表現(xiàn)為高頻分量的產(chǎn)生，產(chǎn)生了旁瓣，導(dǎo)致了頻譜泄漏。通過以上的分析，我們知道FFT可以給出余弦數(shù)字序列的初始相位，但是截?cái)嘈?yīng)引起的頻譜泄漏會(huì)導(dǎo)致信號(hào)原有信息的改變，導(dǎo)致幅頻特性和相頻特性發(fā)生變化，因此可能會(huì)對(duì)我們需要測量的相位有影響，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)序列信號(hào)，分別在有無截?cái)鄷r(shí)做FFT，通過幅度譜觀察頻譜泄漏問題，相位譜能否正確讀出信號(hào)的相位。使用頻率為5Hz，采樣頻率為100sps，初始相位為1的余弦序列。分別采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N=1000和N=1024時(shí)，分別做FFT得到其頻率響應(yīng)特性，見圖2.1。圖2.1采樣個(gè)數(shù)N=1000和N=1024時(shí)的幅頻特性（幅度單位為dB）由于序列長度N=1000時(shí)，為整數(shù)個(gè)周期長度，避免了截?cái)嘈?yīng)帶來的頻譜泄漏，精確獲取了信號(hào)的初始相位1。而序列長度N=1024有截?cái)嘈?yīng)，導(dǎo)致頻譜泄漏，引起幅頻特性和相頻特性的改變，幅頻特性，見圖5。相頻特性中無法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3589270