超聲波流量計使用編碼技術的探討 二十七

3．3．2采樣插值方法

低流速時，測量傳播時間的絕對分辨率要達到lO^-9s(ns)，若按照常規的“采樣保持+脈沖技術”模式捕捉接收信號，采樣頻率要求在1000MHz以上，這個參數對硬件采樣電路不現實。

考慮到系統采用的超聲換能器中心頻率為1251(Hz，根據香農(Shannon)采樣定理采樣頻率只要滿足2*125=250kHz就可復現信號， 所以可以采用一般的硬件采樣復現信號，而后通過數字信號處理中常用的插值算法從軟件方面提高系統的采樣頻率，從而提高時間分辨率。

使用A／D芯片不僅能實現接收信號的采樣捕捉，還能直接把接收信號解調為數字信號供數字處理設備處理。加芯片有兩個基本參數：采樣頻率和位數。如上所述，要復現頻率125kHz左右的信號，采樣頻率至少需250kHz。為更好地還原信號，同時考慮到前置放大濾波等電路的設計方便，一般取最低采樣頻率的5～10倍，可以考慮為1MHz。A／D芯片位數的選擇與后繼軟件插值點數有關，所以先介紹插值原理再分析位數的選擇。

根據插值原理H，將數字信號x(n)的采樣頻率提高N，得到v(n)，則需要對信號進行插值處理，一般方法就是在x(n)的每相鄰的兩個點之間補N一1個0，而后再對該信號進行低通濾波。

采樣插值方法用軟件插值擴頻原理補償了用較低頻率捕捉接收信號時產生的誤差，但代價是選擇速率快、精度高的高性能加轉換芯片，會大大增加系統成本。

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