信号明明在变,为什么平均值接近零?

ADC采集波形明明在变,平均值为什么接近零?了解正负读数抵消、统计时段和峰峰值的作用,并查看AD7606采集产品。

查看ADC采集软件时,您可能遇到这样的情况:屏幕上的波形一会儿高、一会儿低,统计栏的平均值却接近0 V。该先相信哪一个?先看原始波形,再看统计值对应的是哪一段数据。平均值能告诉我们读数整体偏向哪里,却不能单独说明信号有没有变化。

平均值说的是一段读数的整体位置

ADC会在不同时间把输入电压记成一串数字。软件选取其中一段,把这段里的读数相加,再除以读数个数,就得到平均值。它像是在问:“这段读数整体落在零点上方,还是下方?”如果正数和负数恰好相互抵消,结果就可能是0 V。

这不意味着每次读到的都是0 V。想知道信号有没有起伏,仍要看各个时刻的读数怎样变化。平均值适合帮助观察波形整体是否偏向某一侧;观察变化幅度,则需要看波形和其他读数。

两组波形都平均为零,样子却不同

假设在四个等间隔时刻读取电压。第一组依次是0、0、0、0 V,四个点都在零附近。第二组依次是+1、−1、+1、−1 V,读数在正负之间交替。两组相加后都得到0,平均值也同为0 V,但第二组显然在变化。

四个等间隔时刻的两组采样点平均值同为0 V,但一组保持在零线,另一组正负交替的原理示意

图1:两组数字仅用于说明平均值的含义,并非采集板卡的实测波形。

因此,看到平均值接近零时,可以先沿着时间轴看曲线:它是一直靠近零线,还是不断越过零线?再查看同一段数据中的最高值和最低值。如果两者相差明显,波形即使平均值接近零,也有值得观察的起伏。

换一段时间看,平均值可能跟着变

平均值取决于选了哪些读数。对一段正负交替的信号,若观察时间覆盖了较为平衡的正负变化,平均值可能接近零;若只截取其中上升或下降的一小段,结果就可能偏向正数或负数。两次统计要先看时间范围是否一致,再比较平均值。

采集软件若能显示最高值、最低值及峰峰值,也可以一起看。峰峰值是最高值减去最低值,便于了解所选时段的上下跨度。它和平均值回答的是不同问题:一个看跨度,一个看整体位置。读数还应与输入电压范围、采样条件和显示设置对应,才能解释得更准确。

先看波形,再判断需要怎样的采集系统

您想判断设备输出是否真的在变化,可以先说明信号来自哪里、预计电压范围、变化有多快,以及希望观察多久。对照MA1001 AD7606 ADC子卡和ADC采集产品与方案,便于进一步核对输入范围、采样方式与电脑显示需求。看到平均值接近零时,从原始波形和同一时间段的最高、最低读数入手,通常比只盯一个平均值更容易理解信号的实际变化。

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