为什么要以一定的频率采样只是立即对其进行下采样？

如果这个问题提出不当，我深表歉意。我正在阅读一篇声称以下内容的论文：

磁力计矢量以100 Hz采样。检测器对矢量进行滤波并向下采样至10 Hz，以消除信号噪声并减少智能手表实时处理所需的计算量。

我的问题是：如果他们希望采样频率为10Hz，为什么他们最初不只是以10Hz采样？

如果他们希望采样频率为10Hz，为什么他们最初不只是以10Hz采样？

为了避免混叠，必须在采样之前对信号进行低通滤波。模拟信号中不应存在高于Fs / 2的频率（或者，实际上，应将其衰减至足以掩盖在噪声中，或降低至足以满足所需规格的水平）。

如果您以Fs = 10Hz采样并想要获取4Hz信号，则您的滤波器将需要让它们通过，但要提供高于5Hz的衰减，因此通带中需要平坦的传递函数，然后需要陡峭的衰减截止频率之后。

这些高阶滤波器在模拟域中实现起来既困难又昂贵，但是在数字域中实现起来却非常简单。数字滤波器也非常精确，例如截止频率不取决于电容器的容差。

因此，使用低阶模拟低通，以较大的比例过采样，然后使用清晰的数字滤波器将采样降采样到实际所需的最终采样率要便宜得多。

相同的数字硬件也可以用于多个通道。在如此低的采样频率下，计算能力要求非常低，现代的微控制器将以非常便宜的价格轻松实现许多数字滤波通道。

您提到了磁力计一词。这扩大了范围。

对于不熟悉的人来说，磁力计可以测量磁通量，并根据磁通量创建比例输出电压/信号。

由于周围任何电缆辐射出的电磁能，您很有可能还会检测到大量不需要的“电能”。

实际上，在50hz存在的情况下直接在10hz采样可能会使您发疯，因为您可能不完全是10hz，并且您会看到缓慢的DC在几秒钟的时间内上下移动的感觉。

100hz对于帮助消除您实际想要看到的有害信号非常重要。这在发现50hz的地方非常典型，当然在美国为60hz。

如果您在某些国家/地区使用磁力计，则100hz / 10hz不能很好地工作；您可能会为这些市场找到不同的模型。

抗锯齿/过滤等答案仍然正确；这只是针对您的用例。

他们不会立即降低采样率。他们“过滤并降低样本”。假定该滤波器是低通滤波器，可消除下采样信号中可能出现的混叠。滤波还可以通过使用来自100 Sps样本中几个样本的信息来减少噪声，从而有助于确定抽取的（10 Sps）信号中的每个样本值。

在许多情况下，各种快速（与信号相比）噪声源可能会影响读数。另一个例子是光电二极管需要缓慢的测量。根据您所在的位置，它可以轻松拾取各种常见光源的50/60/100 / 120Hz闪烁，甚至可能拾取高频LED /荧光灯闪烁。

在某些情况下，您可能可以在输入上使用低通滤波器，但是在软件中优化滤波通常更简单（例如，简单地过采样并取平均n个样本，其中n是用户可配置的）。

降低采样率不会（不必要）（线性地）增加建立时间，因此实际上是在对输入信号进行快照。实际上，例如，在MCP3002中，建立时间是基于SPI时钟速度的，而SPI时钟速度可能是出于其他原因设置的，而不是完全基于采样率的（这很有意义：器件不知道采样率，只是被要求采样这一事实，但数据表中的数字使用了根据采样率设置的时钟速度）。如果设备性能是由时钟速度设置的，并且最小时钟速度高于您想要的性能，那么您最好读出得更快，并且平均价格便宜。

借助SAR ADC，过采样简化了混叠滤波器和瞬态响应，同时通过抽取平均可减少软件中第n个采样的噪声。如果集成了IDC AD，则可以一步完成。