Abtastrate und aliasing Effekt

Was versteht man unter Abtastrate?

Im allgemeinen besteht eine Messkette für die digitale Signalverarbeitung aus mehreren Komponenten, wie Sensoren, Kabel, Signalverstärker, Datenerfassungshardware und -software. Für die Aufzeichnung von analogen Messwerten wird ein analog-digital-Wandler benötigt, welcher in der Datenerfassungshardware verbaut ist. Die Erfassung der Messdaten wird durch eine Abtastrate realisiert, hierbei handelt es sich um einen periodischen Vorgang. Durch eine definierte Rate wird das analoge Signal abgetastet – Tastpunkte pro Sekunde – und in ein digitales Signal gewandelt.

Damit man das ursprüngliche analoge Messsignal ohne Verlust präzise erfassen kann, muss das Nyquist-Shannonschen Abtasttheorem beachtet werden. Um die maximale Frequenz von Interesse abzubilden, schreibt das Theorem vor, eine mindestens doppelt so hohe Abtastrate zu wählen (Abtastrate = 2 x Fmax). Dies stell sicher, dass das abgetastete zeitdiskrete Signal die zu erwartenden Frequenzen beinhaltet. Wenn dieses Theorem nicht beachtet wird, kommt es zu einem Aliasing Fehler im Signal.

Was versteht man unter Aliasing-Effekt?

Der Aliasing-Effekt ist ein Fehler im erfassten Messsignal, welcher durch eine falsch gesetzte Abtastrate auftritt. Durch eine zu tiefe Abtastrate wird das Nyquist-Shannon Abtasttheorem nicht beachtet und somit das Messsignal nicht korrekt erfasst.

Frequenzanteile, die ursprünglich höher waren als die halbe Abtastrate, werden als tiefere Frequenzen interpretiert. Die geschieht durch eine Unterabtastung des Signals äussert sich in falschen Amplituden und niedrigen Frequenzen im digitalisierten Signal.

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