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]

Pavel_SSS

Все что Вы говорите правильно. Это все мне известно.
Я не просто так создал тему. Вы как будто через строку читаете мои ответы.
Я уже раз 5 писал в этой теме причины, почему мы не можем поставить аналоговый НЧ фильтр ниже, скажем, 100кГц.

В 1 сообщении темы читайте со слов:

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:

Мы не только опрашиваем датчики раз в 128 мс, мы через него пропускаем ток опроса раз в 128 мс. Следовательно,

1) если аналоговый фильтр мы от него не отрубаем то на фильтре будут прямоугольные(в идеале) импульсы напряжения с частотой повторения 1/128 мс.

Что при этом будет выдавать фильтр показано здесь:
http://electronix.ru/forum/index.php?act=a...st&id=67283

(сверху импульс опроса тока, снизу напряжение на фильтре)

ФИЛЬТР С ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ 5МС НЕ УСТАКАНИТСЯ ЗА 1 МС!!!!

2) если отключать фильтр от канала при прекращении подачи тока через датчик то получается что фильтр мы подключаем к каналу раз в 128 мс. При этом постоянная времени нпикуда не девается но уже меньше влияет.

НО ПОДКЛЮЧАЯ АНАЛОГОВЫЙ ФИЛЬТР С ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ 5 МС К КАНАЛУ РАЗ В 128 МС ВЫ НЕ ПОЛУЧИТЕ ФИЛЬТРАЦИЮ ВЫШЕ 1/128 МС. Эта ситуация описана на вложенном рисунке
Пожалуйста, помеха частотой 24 Гц(Частота может быть и другая кратная 24 например 24 кГц - картина таже самая) на фоне постоянного сигнала 1 В. Че вы получите на аналоговом фильтре подключая его каждые 128 мс - правильно 2 В. Ну и че мы намерили, че отфильтровали. Хотя частота помехи мб намного выше частоты среза фильтра 200Гц в данном случае!

Вдруг у Вас моменты измерения попадают на импульсную помеху, и Вы измеряете не сигнал, а помеху.

Ну по ТЗ импульсная помеха не может превышать 10 мкс и я ее прекрасно отбрасываю за 1 мс, так что она тут не причеми а вот нарваться на пик переодической помехи - безусловно.

Вообще, попытки создать систему сбора данных без какого-либо аналогового фильтра обречены на провал, как и попытки поставить аналоговый фильтр после мультиплексора (если постоянные составляющие входных сигналов не равны)

т.е. если Вы хотите оцифровать какой-либо сигнал, то сначала отфильтруйте его так, чтобы убрать составляющие спектра за пределами половины частоты дискретизации. А частота дискретизации у Вас равна не частоте, на которой работает АЦП, а частоте, с которой опрашиваются датчики.

Ваши предложения, как это сделать при описанных НЕОДНОКРАТНО мною проблемах постановки этого фильтра?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Pavel_SSS]

Pavel_SSS

Все что Вы говорите правильно. Это все мне известно.

1) если аналоговый фильтр мы от него не отрубаем то на фильтре будут прямоугольные(в идеале) импульсы напряжения с частотой повторения 1/128 мс.

Что при этом будет выдавать фильтр показано здесь:
http://electronix.ru/forum/index.php?act=a...st&id=67283

ФИЛЬТР С ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ 5МС НЕ УСТАКАНИТСЯ ЗА 1 МС!!!!

2) если отключать фильтр от канала при прекращении подачи тока через датчик то получается что фильтр мы подключаем к каналу раз в 128 мс. При этом постоянная времени нпикуда не девается но уже меньше влияет.


Ваши предложения, как это сделать при описанных НЕОДНОКРАТНО мною проблемах постановки этого фильтра?

А почему не хотите сделать каждому каналу свой источник тока на ОУ?