
【計】 sampling interval
sampling
【醫】 sampling
compartment; intermission; interval; space
【計】 dead interval; spacing
【化】 interval of events
【醫】 interval; septa; septum alveoli; spacing
采樣間隔(Sampling Interval)指在連續信號數字化過程中,相鄰兩次采樣之間的時間或空間距離。該概念在信號處理領域具有核心地位,其數值直接影響信號重構的完整性與準确性。根據奈奎斯特采樣定理,采樣頻率需至少為信號最高頻率的2倍才能避免混疊現象。
數學表達為: $$ Delta t = frac{1}{f_s} $$ 其中Δ_t表示采樣間隔,f_s為采樣頻率。在工程實踐中,國際電工委員會(IEC 60601-2-37)規定醫療設備采樣間隔需精确到微秒級。典型應用場景包括:音頻處理(CD标準采用44.1kHz采樣率)、地震監測(間隔通常為0.001秒)、工業控制系統(PLC采樣周期多設定為10-100ms)。
牛津工程詞典特别指出,采樣間隔與量化精度的協同設計是數字信號處理系統的關鍵參數。環境溫度、硬件時鐘精度等因素可能導緻實際采樣間隔産生±5%的偏差,需通過校準電路進行補償。
采樣間隔(Sampling Interval)是信號處理與數據采集中的核心概念,指連續兩次采樣之間的時間間隔,通常用 ( T_s ) 表示,單位為秒(s)。其數學定義為采樣頻率 ( F_s ) 的倒數,即:
$$ T_s = frac{1}{F_s} $$
物理意義
采樣間隔決定了信號離散化的時間密度。間隔越小(采樣頻率越高),采集的數據點越密集,能更精确地還原原始信號;間隔過大則可能導緻信號失真或丢失高頻成分。
奈奎斯特采樣定理
根據該定理,采樣頻率 ( Fs ) 需至少為信號最高頻率 ( f{max} ) 的2倍,即 ( Fs geq 2f{max} ),才能無失真重建信號。例如,音頻信號最高頻率為20kHz時,采樣頻率需≥40kHz(如CD音質采用44.1kHz,對應 ( T_s approx 22.7mu s ))。
應用影響
實際場景示例
需權衡信號特性、存儲成本與處理能力。例如,語音通信通常用8kHz采樣(間隔125μs),而高保真音頻則需更高的48kHz(間隔20.8μs)。
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