信号数字化:模数转换器 (Signal digitalization:converter) 数据采集的目的是获得有效的能被计算机处理的数据。计 算机数字信号处理中的数据采集,就实时性、复杂性、目 的性、自动化及数据量的庞大等各个方面,都大大不同于 传统的医学统计里的数据采集。 数据采集功能是将通过放大器放大到足够大的模拟电信号 变换成能为计算机识别的数字电信号
信号数字化:模数转换器 (Signal digitalization:converter) 数据采集的目的是获得有效的能被计算机处理的数据。计 算机数字信号处理中的数据采集,就实时性、复杂性、目 的性、自动化及数据量的庞大等各个方面,都大大不同于 传统的医学统计里的数据采集。 数据采集功能是将通过放大器放大到足够大的模拟电信号 变换成能为计算机识别的数字电信号
模数转换(Analog-digital conversion (1)概念:把模拟量转换成数字量的过程叫模数转换。其核 心器件(Device)是ADC(Analog-digital conversion)芯片(Chip) 叫模数转换器。 现在的多媒体计算机的声卡和显卡,数码相机、扫描仪以及 CT机等都会有这种器件。一般,将AD芯片及辅助器件作成能 插在计算机主机的扩展槽中的一块电路板叫AD板或AD卡(AD board or AD card)。它在计算机的控制下完成对模拟信号的 离散化和数量化任务。计算机(通过软件)将数字化的信号 读入内存(一点一点地读),然后完成处理和外存任务。 (2)作用:模数转换器是医学信号处理系统的模拟部分与数 字部分之间的桥梁
模数转换(Analog-digital conversion) (1)概念:把模拟量转换成数字量的过程叫模数转换。其核 心器件(Device)是ADC(Analog-digital conversion)芯片(Chip) 叫模数转换器。 现在的多媒体计算机的声卡和显卡,数码相机、扫描仪以及 CT机等都会有这种器件。一般,将AD芯片及辅助器件作成能 插在计算机主机的扩展槽中的一块电路板叫AD板或AD卡(AD board or AD card)。它在计算机的控制下完成对模拟信号的 离散化和数量化任务。计算机(通过软件)将数字化的信号 读入内存(一点一点地读),然后完成处理和外存任务。 (2)作用:模数转换器是医学信号处理系统的模拟部分与数 字部分之间的桥梁
模数转换(Analog-digital conversion) (3)ADC的主要性能指标 ①采样率或采样频率(sampling rate or sampling frequency): 决定信号采集的速度(f):点数/秒,或时间分辨率(time resolution):两采样点间的时间间隔(A)。 ②位数(bit number):决定幅度分辨率(Amplitude resolution) 或精度(precision);早期的器件为8位,现通用12位或16位, 更高的有24位。 ③极性(polarity):配合放大器输出的极性,分差动,单极性 (正或负),双极性 ④满量程输入范围:一般为士5V(满量程10V)或士10V(满 量程20V) ⑤准确度(accuracy)或采样误差(sampling error):一般为 士2% ⑥通道数(Channel number):允许输入信号的通道(路)数。 般为8路或16路。但可任意扩展
模数转换(Analog-digital conversion) (3)ADC的主要性能指标 ①采样率或采样频率(sampling rate or sampling frequency): 决定信号采集的速度(fS ):点数/秒,或时间分辨率(time resolution):两采样点间的时间间隔(Δt)。 ②位数(bit number):决定幅度分辨率(Amplitude resolution) 或精度(precision);早期的器件为8位,现通用12位或16位, 更高的有24位。 ③极性(polarity):配合放大器输出的极性,分差动,单极性 (正或负),双极性。 ④满量程输入范围:一般为±5V(满量程10V)或±10V(满 量程20V)。 ⑤准确度(accuracy)或采样误差(sampling error):一般为 ±2% ⑥通道数(Channel number): 允许输入信号的通道(路)数。 一般为8路或16路。但可任意扩展
时间分辨率和幅度分辨率 (1)时间分辨率 由两采样点间所需的时间间隔(Interval)决定。 其倒数叫采样率或采样频率() 采样率越高越能反映信号的细节,但单位时间的数据量(以字 节(byte)计)越大。其上限受器件性能的限制,不可能无限大。 一般医学信号处理目的所用的器件,上限为几十千赫兹到几百 千赫兹(10-100kHz),对应的时间分辨率△t为0.1mS-10μS
时间分辨率和幅度分辨率 (1) 时间分辨率 由两采样点间所需的时间间隔(Interval)决定。 其倒数叫采样率或采样频率(f s )。 采样率越高越能反映信号的细节,但单位时间的数据量(以字 节(byte)计)越大。其上限受器件性能的限制,不可能无限大。 一般医学信号处理目的所用的器件,上限为几十千赫兹到几百 千赫兹(10-100kHz),对应的时间分辨率Δt为0.1mS-10μS
时间分辨率和幅度分辨率 (2)幅度分辨率(Amplitude resolution) 每量化单位()代表的电压值。该参量反映了量化的精度。 即:幅度分辨率()=信号值/分度值 下面,我们以10V的满程信号为例计算说明。 对早期的8位板:数字分度值为:28=256,则 幅度分辨率=10V/28=40mV(40*103V) 对12位板:幅度分辨率=10/212=2.44nV(2.44*10-3V) 对16位板:幅度分辨率=10/216=0.1526mV(0.1526*10-3V) 对20位板:幅度分辨率=10/220=9.537μV(9.537*106V) 对24位板:幅度分辨率=10/224=0.596μV(0.596*10-6V)
时间分辨率和幅度分辨率 (2)幅度分辨率(Amplitude resolution) q 每量化单位(q)代表的电压值。该参量反映了量化的精度。 即:幅度分辨率(q)=信号值/分度值 下面,我们以10V的满程信号为例计算说明。 对早期的8位板: 数字分度值为:28=256,则 幅度分辨率=10V/28 =40mV(40*10-3V) 对12位板: 幅度分辨率=10/212 =2.44mV(2.44*10-3 V) 对16位板: 幅度分辨率=10/216=0.1526mV(0.1526*10-3 V) 对20位板: 幅度分辨率=10/220=9.537μV(9.537*10-6 V) 对24位板: 幅度分辨率=10/224=0.596μV(0.596*10-6 V)