Здравствуйте.

Постараюсь убрать лишнее и упростить вопрос.

Краткое описание задачи
Если многоканальная измерительная система параметрических датчиков с кол-вом каналов N=128.
Параметрические датчики представляют собой терморезисторы. Подключаемся к датчику пропускаем через него ток, измеряем напряжение.

Все каналы последовательно опрашиваются через один АЦП (мультиплексирование) по средствам ПЛИС.См. поясняющий рисунок. Частота работы АЦП 3-10 МГц(это не так важно).

Необходимо за 128 мс опрашивать все датчики и получать с них постоянную составляющую сигнала. Таким образом, максимальный период опроса всех датчиков Топр= 128 мс. При этом допустиму фильтровать сигнал больше чем 128мс (см. рисунок 2 фильтр) но в допустимых пределах(не 20 с).


Необходимо давить гармонические помехи всей полосе частот(есть таблица)! И импульсные помехи определенной длительности (до 10 мкс).

Описание проблемы:
Грубо разобьем фильтрацию на 2 каскада.
Возьмем время опроса одного датчика tопр=128мс/128 датчиков = 1 мс.
1-ый НЧ фильтр вполне нормально давит помехи в своем окне т.е. от 1/1мс=1000 Гц.
2-ой НЧ фильтр частично помогает первому и хорошо давит помехи до 1/128 мс=7.8 Гц

Соответственно помехи от 7.8 до 1000 Гц находятся за пределами работы и 1-го и 2-го фильтра.

Как то попытаться их задавить может только 2-й фильтр. Таким образом фильтр с fd=7.8 Гц должен давить помехи до 1кГц(бред но поехали дальше).
Сделали превдорандомный опрос каналов (см. рисунок) чтобы частично подавить зеркальные частоты для 2-го фильтра - сильно помоглло но не достаточно.
Чтобы подавить переодическую помеху 250Гц(например) до допустимого уровня приходится фильтровать 4 с и то раз на раз по понятным причинам ибо аналитическому расчету подавление помех за рамками fд да еще и с рандомным опросом каналов не поддается - проверяю в маткаде пропуская сигнал через фильтр.

Обычно в таких системах ставят отдельный аналоговый НЧ фильтр на каждый канал который давит помехи до частоты дискретизации 2-го фильтра, но тут это не прокатит:

1) Как описано выше опрос каналов ведется пропусканием тока через датчик при подключении к нему. Соответственно аналоговый фильтр не может иметь постоянную времени больше чем время опроса одного датчика т.е. больше 1 мс (на практике аналоговый фильтр имеет постоянную времени раз в 10 меньше).

2)По ТЗ время опроса датчика не должно превышать 2 мс(т.е. время измерения и пропускания тока через него). Опять упираемся в ограничение на постоянную времени аналогового фильтра.

3)Как описано выше необходимо давить импульсную помеху. Аналоговым фильтром она размажется на его постоянную времени. Амплитуда у нее может превышающую полезный сигнал в 10 раз! Ее не отфильтруешь ее надо вырезать(вырезаем медианным фильтром на рис он входит в окно 1-го фильтра).
Тут вообще ограничение на постоянную времени аналогового фильтра не больше 10-20 мкс!



Итак, м.б. я как ни старался все равно много написал. Я ни в коем случае на прошу за меня построить систему! Вопрос, как бы глупо он не звучал и не противоречил теории, собственно только один:

Есть способы подавления помех за пределами частоты дискретизации НЧ фильтра(любого) при невозможности их подавления до этого фильра???????

Сообщение отредактировал spooki - Apr 3 2012, 07:03

Видимо много букв.

Вынесу вопрос отдельно.


Есть ли способы подавления помех частотой выше частоты дискретизации?

Есть!
Ставьте НЧ фильтр перед тем как оцифровываете сигнал т.е. перед АЦП.

ivan219

Спасибо конечно
Но если бы вопрос был из ряда открыть учебник на нужной страницы - я бы его не задавал.

Почему так не канает читайте в первом посте со слов:

Обычно в таких системах ставят отдельный аналоговый НЧ фильтр ..... (выделено жирным)

Сообщение отредактировал spooki - Apr 4 2012, 14:36

spooki в тех же учебниках так же написано что все частоты кратные частоте дискретизации попадают в туже полосу так что если нет НЧ фильтра то у вас получится бесконечное наложение.
Вам может помочь только АЦП с большей частотой дискретизации при этом входной НЧ фильтр можно свести к простой RC цепочке. А дальше у же цифровой фильтр и децимация.

Сообщение отредактировал ivan219 - Apr 4 2012, 19:00

...так на каждый канал - свой...

А вообще даже не так. Какая разница опрос это датчиков через мультиплексор или поток с одного ADC? Фильтруйте себе. Если статистически они как-то там разделимы (помеха и сигнал) то вперед.

Про это все я в курсе.



В первом посте все проблемы описаны. Датчики параметрические!

Процес измерения.

1) Подключаемся к 1 датчику
2) Пропускаем через него ток (допустим 2 мА) в течении 1 мс.
3) За эту 1 мс измеряем значение.
4) Отключаем источник тока от датчика.

1`) Подключаемся ко 2 датчику
2`) Пропускаем через него ток (допустим 2 мА) в течении 1 мс.
3`) За эту 1 мс измеряем значение.
4`) Отключаем источник тока от датчика.

.....

Поробуем поставить на каждый канал отдельный фильтр на 280 Гц(например). На 1 кГц мне не надо у меня с этим и цифровой фильтр справляется - опрос 1 мс.

Моделируем и рисуем:

Рис.1 Схема измерения
Рис.2 Измерение с фильтром 280 Гц
Рис.3 Измерение с фильтром 2800 Гц


Как видно из рисунка 2 при пропусканнии тока через параметрический датчик (резистор) на выходе фильтра мы не получаем нужного значения напряжения 2мА*1кОм=2В за 1 мс ибо постоянная времени фильтра равна 1/280 Гц = 3,5мс, а для точного измерения она должна быть раз в 10 меньше чем время опроса!
С фильтром на 2800 Гц(рис.3) жить уже можно, но мне он уже не поможет.


Ставить 128 генераторов тока - на каждый канал отдельно чтобы опрос током был не импульсным а постоянным просто недопустимо при заданных габаритах потребленнии и цене и требовании ТЗ на время опроса 1 датчика.

Кроме того, не забываем про требование к подавлению импульсных помех длительностью до 10 мкс. Честно это моделированить уже лень. Если хотите посмотрите что будет на выходе этого фильтра(или подобного) при возникновении на входе импульсной помехи в 10 раз превышающую уровень полезного сигнала. помеха размажется мс на 10.

У нас задана точность измерения 0.1 % от измеряемой величины.

Сообщение отредактировал spooki - Apr 5 2012, 07:52

Нет.Вообще-то наложения спектра при дискретизации с недосэмплингом в цифре отфильтровать невозможно, поезд как бы ушел. Мудрить нужно в аналоге (или цифровать на высокой частоте - сами скачки напряжения, но это как-то не очень, не для того мультиплексор чтобы палить быстродействие АЦП). Помнится, для примерно таких дел существует схема выборки и хранения. Отрывать конденсатор от датчика, когда ток не течет
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/switch/switch_6_1.htm

Импульсная помеха больше сигнала на 20дБ, но находится в диапазоне возможных амплитуд датчика?.
Фильтр до АЦП какую АЧХ имеет и сколько давит Дб на октаву?

Частота АЦП - 10МГц,
время измерения 1мс => 10000точек.
время импульсной помехи 10мкс => 100точек.

Медианный фильтр - зачем? Вы размазываете помеху, а говорите надо вырезать.
Вам надо брать среднее значение 10000 точек и не учитывать аномальные всплески длиной 100 точек.
А уже полученные после этого 10000 точек (N3) можете кидать на стандартные фильтры или раскладывать в Фурье.

PS: Не люблю интегралы и дифференциальные уравнения, я сторонник проверки любых теорий осциллографом





Только она тогда должна тогда выполнять все требования ТС, например по фильтрации помех.
Мне кажется АD684 импульсную помеху добавит к уровню, и её уже не отфильтруешь.

Я ссылку привел не для рекламы AD, как пример, как принцип. Конечно есть ограничения. Но ПЗС-камеры как-то работают - двойная коррелированная выборка, то-сё.... Изображение ПЗС камер не поражены импульсной помехой, несмотря на то что НЧ сигнал промодулирован тактовой

Вариант интересный. Надо рассмотреть, прикинуть утечки за период опроса при отрубании. Но проблему фильтрации имп. помехи это не решает.
+ это по сути фильтр так же работающий в окне. Эти окна так же могут насобирать одни положительные волны помех(говоря прямым языком).
Т.е. тоже наложение спектров.






Прикиним.

Меряем сигнал 1 В. 10мкс помеха 6В (сделал не в 10 раз а в 6). Все это в диапазоне АЦП и датчика.

итак (1*9900+6*100)/10000=1.05 В
Погрешность измерения в этом цикле 5 % (и это при том, что мы взяли одну помеху 10 мкс за 1 мс. По ТЗ(не указал в первом посте) она мб с периодом 250 мкс т.е. 4 раза за 1 мс)
Требуемая точность 0.1 %!

Сообщение отредактировал spooki - Apr 5 2012, 09:07

Вам посоветовали брать не медиану, а отбрасывать максимальное - есть и такой порядковый фильтр. Сортировкой делается.

Господа, видимо, мы друг друга недопоняли.

Я делаю предварительную медианную фильтрацию для вырезания импульсных помех.
Погуглим!

http://gendocs.ru/v29265/лекция_-_медианные_фильтры
http://jurnal.org/articles/2008/izmer3.html




Медианный фильр импульсных помех это и есть фильтр который выкидывает максимальные и минимальные всплески в заданном окне. Наверное вы перепутали с усреднением.

П.С. Ну ладно все это не решает проблем фильтрации периодических помех ниже 1000 Гц(для моей системы).

Сообщение отредактировал spooki - Apr 6 2012, 05:52

Тогда почему вы прибавляете 6*100, а не МФ(1*9900,6*100)=1*9900+1.хх*100

???

Вот я и говорю произошло недопонимание.



Эта фраза мне не понятна.



Я подумал вы предлагаете. забить на эти 100 точек (не учитывать аномальные всплески длиной 100 точек - не обращать на них внимание).

В своей медианной фильтрации я как раз вырезаю импульсные помехи.