Есть вопрос по импульсной помехе. Если эта помеха является наведенной в пространстве то усредненная площадь сигнала помехи (интеграл) будет равен нулю. Тогда оцифрованный сигнал длительностью в 1мс пропущеннай через цифровой фильтр нижних частот освободится от этой помехи. Если эта помеха описывается как сумма к сигналу то тогда бороться с ней необходимо по другому поскольку отделить ее вместе с гармоническими наводками от полезного сигнала на временном интервале 1мс трудно. Если бы еще знать вероятность появления импульсной помехи в течение допустим 128мс в одном канале и связь с импульсными помехами в других каналах. Если вероятность появления импульсной помехи в течение 128мс в одном канале мала то я бы предложил опрашивать датчики поочередно в течение 128мс. На счет наложения спектров можно не волноваться так как необходимо только знание постоянной составляющей, а не спектра помех. Если конечно частота опроса датчика будет неудачно сочетаться с частотой помехи то получится эффект синхронного детектирования гармонической помехи а это плохо. Но здесь можно предложить проводить опрос датчиков с интервалами определяемыми случайным образом. Тогда при усреднении все эффект синхронного детектирования гармонической помехи наблюдаться не будут.

Импульсная помеха не факт что симметричная. Интеграл не равен 0.


Допустимы период повторения имп помехи 250 мкс. В окне 1 мс с импульсной помехой успешно справляемся.




Итак опрос идет рандомно. Картина, конечно, улучшается, но для точности 0.1% этого оказалось недостаточно. Удовлетворительное подавление помех в диапазоне частот 50-1000 Гц удается получить лишь за 30 секунд!

Сообщение отредактировал spooki - Apr 10 2012, 11:51

Есть идея. Где-то дома в кладовке валялась старая советских времен книга автора Гутникова (помню точно) с названием "Измерение и борьба с помехами..." (нихера не помню) если найду завтра сообщу.
Там предлагался метод борьбы с помехами спектр которых известен. Идея такая: есть постоянный сигнал значение которого необходимо определить и гармоническая помеха частота которой точно известна. Для подавления этой гармонической помехи необходимо взять всего лишь два мгновенных отсчета отстоящих на периобе помехи и их просуммировать. В результате получим удвоенное значение полезного сигнала, а помеха будет исключена. Если помеха представляет собой сумму гармонических колебаний с разными амплитудами но спектр помехи известен то для борьбы с этой помехой необходимо взять ОГРАНИЧЕННОЕ количество мгновенных выборок из исходного сигнала в определенные моменты времени и подставить эти значения в полином правила формирования которого описаныв этой книге. Естественно для определения спектра сигнала с частотами помех от 50Гц придется потратить миллисекунд 40 на каждый канал для проведения FFT но потом имея быстрый мультиплексор за 20 миллисекунд можно опросить в нужные моменты все каналы (ОГРАНИЧЕННОЕ количество мгновенных выборок) и просчитать.

Жаль, но в моем случае точная частота помехи не известна.

Импульсная помеха не факт что симметричная. Интеграл не равен 0.
Допустимы период повторения имп помехи 250 мкс. В окне 1 мс с импульсной помехой успешно справляемся.
Итак опрос идет рандомно. Картина, конечно, улучшается, но для точности 0.1% этого оказалось недостаточно. Удовлетворительное подавление помех в диапазоне частот 50-1000 Гц удается получить лишь за 30 секунд!

Книга Гутников В.С. "Фильтрация измерительных сигналов. - Л.: Энергатомиздат. 1990"

Получается что усреднением всетаки можно вытянуть необходимую точность измерения. Но 30 секунд! это слишком много. Что помеха такая большая?. Для того чтобы что-то предпринять необходимо знать суммарную мощность и спектральный состав помехи. Может есть какой контрольный канал на выходе мультиплексора подключиться туда и посмотреть (померить) что с источника сигнала поступает. Дальше может включить мультиплексор только на один канал и провести измерения исключив влияние мультиплексора. Мультиплексоры на МОП ключах для высокой точности требуют больших защитных интервалов в 100 раз больших времени выключения указанного в документации (наблюдал сам но не мог объяснить). Выборки сделать равномерными (без рандомизации) и частыми чтобы обработать 1000 Гц, а время накопления сделать кратным 20 мс периоду сетевой частоты. Посмотреть как изменятся результаты при наращивании времени накопления. Одна надежда на то что это всетаки это промышленная частота и ее гармоники. Тогда с помощью помехоподавляющих ВФ путем применения циклотомических (словцо то какое) полиномов можно побороться. Нули подавления там формируются в окрестностях частоты и ее гармоник пологие плюс основную частоту сетевой помехи можно легко измерить и учесть.




Еще некоторую погрешность могут давать переходные процессы при запитывании датчика. Может делать измерения с некоторой поправкой на установление этих процессов.

Система будет работать там где о 50 Гц и не слышали (Спутник).


Задержка измерения после подключения датчика, само-собой присутствует.


Нет. В указанной полосе 50-1000 Гц помеха мб 50 мВ амплитудой.
Но вы попробуйте какими-либо методами подавить ее в 10 раз при дискретизации 15-50 Гц. Тут только статистика уже работает, а статистика начинает устаканиваться как раз начиная с 500 отсчетов(как известно).

Побороться с сетевой помехой всеже можно. В той книге, которую я преводил выше, описаны множество методов борьбы с сетевой помехой и ее гармониками.
В качестве примера для возможного испытания на практике (не углубляясь в дебри) использовал синтез помехоподавляющих весовых функций путем применения
циклотомических полиномов. На основе приведенного примера синтезировал функцию, описывающую КИХ фильтр и проверил полученный результат в МАТКАДЕ.
Все получилось как и писал автор. Конечно, полученный фильтр имеет режекцию только в узких полосах частот на частотах сетевой помехи и ее гармониках. Но с
другой стороны, для получения результата, требует только 15 мгновенных выборок с частотой следования выборок 600 Гц (25мс на одно измерение). Подавление
основной частоты помехи 50Гц +/- 1% составляет -74 децибела. Все коэффициенты фильтра равны 0 или 1 и следовательно, для реализации необходимы только
15 регистров и сумматор. Функция, описывающая фильтр, имеет вид: Z+1+Z^5+Z^4+Z^9+Z^8+Z^7+Z^6+Z^11+Z^10+Z^15+Z^14. Реализация такого фильтра программным
или аппаратным методом простая: формируется сдвигающий регистр из 15 регистров с отводами куда последовательно продвигаются 15 выборок входного сигнала.
Отводы с выходов 15, 14,11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 1 и входа 1 регистров суммируются - результат получен. Попробую прикрепить маткадовский файл в виде рисунка.
Там видно что 12 гармонику этот фильтр не давит. Но попробовать можно.
Так как используется 15 + 1 мгновенных выборок то может добавить тока на датчики если от этого возрастет их чувствительность (не перегреются). Имея быстрый
мультиплексор и АЦП можно параллельно брать выборки с большого количества датчиков. Импульсная помеха, если попадет в выборку, конечно внесет ошибку
так как фильтр с такими помехами не борется. Но так как одно измерение длится 25мс томожно провести несколько измерений и результаты усреднить поборов
импульсную помеху. Необходимо учитавать что для сигнала 0 частоты усиление фильтра составляет +21.58 dB.
Может конечно чтото напутал ну примерно так.

mihalevski

Спасибо. Потестим.