采样、触发与多通道同步

四个联动参数

参数	主要决定	不能替代
模拟带宽 $B$	要保留的最高有效频率	采样率
采样率 $f_s$	可无混叠表示的频带上限	模拟抗混叠滤波
记录时长 $T$	频点间隔约 $1/T$、低频观察能力	更高采样率
样本数 $N=f_sT$	数据量和 FFT 长度	更长的物理观测时间

对严格带限到 $B$ 的基带信号，理论上需要 $f_s>2B$。实际滤波器没有垂直截止边，因此要为过渡带留余量，并让 Nyquist 频率以上的残余能量低到不会污染目标误差预算。

flowchart TD
  A["定义目标频带 0...B"] --> B["给抗混叠滤波器留过渡带"]
  B --> C["选择 fs"]
  C --> D["按最低关注频率/分辨率选 T"]
  D --> E["得到 N=fsT 与数据率"]
  E --> F["验证噪声、削顶、同步和丢样"]

触发

触发方式	适合	风险
自由运行	稳态监测	多次记录的时间原点不一致
电平/边沿	脉冲、启停事件	噪声引起误触发，需要迟滞
外部数字触发	多设备同步	触发线延迟和极性需校准
转速/键相触发	阶次、相位、动平衡	丢脉冲、抖动和每转脉冲数配置错误
预触发	故障前后过程	需要持续环形缓冲

触发确定“记录从哪里开始”，采样时钟确定“每个点何时取得”。两者不能互相替代。

多通道并不天然同步

区分三种架构：

• 同时采样：各通道有独立采样保持单元，共享转换时刻，适合相位测量。
• 复用采样：一个 ADC 依次扫描通道，通道间存在确定时间偏移。
• 多设备采样：即使采样率标称相同，独立时钟仍会长期漂移，需共享时钟或持续时间校准。

通道时间偏移 $\Delta t$ 在频率 $f$ 上造成相位误差：

$$\Delta\phi=360^\circ f\Delta t$$

采样时钟抖动 $\sigma_t$ 对正弦输入的理论信噪比上限近似为：

$$\mathrm{SNR}_{jitter}\approx-20\log_{10}(2\pi f_{in}\sigma_t)$$

输入频率越高，时钟抖动越关键。

采集前检查表

1. 被测量和工程单位是否明确，传感器灵敏度是否写入元数据？
2. 最大输入是否留有余量，是否检查过削顶和共模范围？
3. 模拟抗混叠衰减是否覆盖 Nyquist 频率以上的干扰？
4. 记录时长是否足以观察最低频率和分开相近成分？
5. 多通道的采样架构、偏移和时钟源是否已知？
6. 触发迟滞、保持时间和预触发长度是否与事件匹配？
7. 是否记录丢样、溢出、序列号和时间戳连续性？
8. 是否用校准源验证了幅值、频率和相位？