Фильтрация в многоканальной мультиплексной системе. Опции

[spooki]

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

Эскизы прикрепленных изображений

 

[spooki]

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

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.

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

Медианные фильтры достаточно часто применяются на практике как средство предварительной обработки цифровых данных. Специфической особенностью фильтров является явно выраженная избирательность по отношению к элементам массива, представляющим собой немонотонную составляющую последовательности чисел в пределах окна (апертуры) фильтра, и резко выделяющихся на фоне соседних отсчетов. В то же время на монотонную составляющую последовательности медианный фильтр не действует, оставляя её без изменений. Благодаря этой особенности, медианные фильтры при оптимально выбранной апертуре могут, например, сохранять без искажений резкие границы объектов, эффективно подавляя некоррелированные или слабо коррелированные помехи и малоразмерные детали. Это свойство позволяет применять медианную фильтрацию для устранения аномальных значений в массивах данных, уменьшения выбросов и импульсных помех.

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

[_4afc_]

Господа, видимо, мы друг друга недопоняли.
Я делаю предварительную медианную фильтрацию для вырезания импульсных помех.
Медианный фильр импульсных помех это и есть фильтр который выкидывает максимальные и минимальные всплески в заданном окне. Наверное вы перепутали с усреднением.

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

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 %!

???