什么是“同步采样”? | What is "synchronous sampling"?

16 个通道的数据是同时采集的吗?还是像排队一样一个一个来?

在光纤传感与数据采集技术中,**“同步采样(Synchronous / Simultaneous Sampling)”“轮询采样(Sequential / Multiplexed Sampling)”**是两种完全不同的硬件架构与采集机制。


一、 机制原理对比:同时采集 vs 排队轮询

1. 同步采样(同时采集)

  • 工作机制:系统内部为每个测量通道配置独立并行的光探测与采集单元(或通过阵列光电探测器实现空间并行采集),所有通道在同一时钟脉冲触发下同一时刻完成曝光与数据读取
  • 时序特征:通道之间的时间差 \Delta t = 0 ,不存在相位延迟。
  • 采样率特征:总采样速率不会随通道数增加而衰减。例如标称为 100\text{ Hz} 的 16 通道同步解调仪,16 个通道中的每一个通道都能以每秒 100 次的频率独立且同时采集数据。

2. 轮询采样(排队轮流采集)

  • 工作机制:系统内部仅有一套核心解调模块,前端通过**光开关(Optical Switch)**在通道 1 至通道 16 之间依次按顺序切换并逐一读取。
  • 时序特征:各通道之间存在固定的时间先后延迟(时滞)。
  • 采样率特征:总采样率会被通道数平分。如果解调内核速率为 100\text{ Hz} ,当轮询 16 个通道时,每个通道的实际有效采样率将下降为 100 / 16 = 6.25\text{ Hz}

二、 为什么多通道动态测量需要“同步采样”?

  1. 消除时差与相位失真:在大型结构健康监测、振动模态分析或动态冲击波传播测试中,若通道间存在微小时间差,会导致不同测点之间的波形相位计算产生严重误差。同步采样可确保各物理测点时间基准完全一致。
  2. 保障多通道高频响应:避免因接入通道数量增多而导致单通道有效采样频率骤降。

三、 官方设备与技术指标

北京大成永盛科技有限公司的 OFSCN® 光纤光栅解调仪 采用多通道并行同步采样技术,多通道(4、8、16、32 通道)数据均由硬件同步采集,而非光开关轮询。

  • 产品官方链接OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator
  • 通道配置:4 通道、8 通道、16 通道、32 通道(可定制)
  • 波长范围:默认 1525 \sim 1565\text{ nm}1528 \sim 1568\text{ nm} (可定制)
  • 数据采样频率10\text{ Hz}50\text{ Hz}100\text{ Hz} 可选(软件支持在 1 \sim 100\text{ Hz} 范围内自主调节,各通道采样独立且同步)
  • 波长分辨率:默认 1\text{ pm}0.1\text{ pm} (可定制)
  • 系统架构:默认 B/S 架构,支持 C/S 架构,支持 TCP、UDP、Modbus 等通信协议集成。