цифровой измеритель среднего значения сигнала. Опции

[sergeantryan]

здраствуйте, товарищи

попросили помочь с заданием, но я попал в тупик.

вот задание:
Разработать цифровой измеритель среднего значения сигнала.
Пределы измерения ±2 В. Погрешность – 0.1 %.
Диапазон рабочих частот: 50 Гц – 1 кГц.
Частота дискретизации – не более 48 кГц.

собственно, у меня идея такая: пропустить через выпрямитель этот сигнал, пропустить через фильтр и подать на вход АЦП. вопрос: будет ли это верно? и зачем такая большая частота дискретизации?
к сожалению мои познания в программирование не очень.возможно ли с помощью непосредсвенно самим АЦП снять среднее значение. буду рад любым советам. может поделитесь хорошей литературой.

[Signal]

вот задание:
Разработать цифровой измеритель среднего значения сигнала.
...
к сожалению мои познания в программирование не очень.

Ключевое слово в задании - "цифровой". Подразумевается, что обработка будет вестись именно в этой области. Если ваши познания "не очень", то вы не помощник вашему другу.
Конечно, можно сделать так, как вы предположили: аналоговый выпрямитель с последующим аналоговым фильтром и даже закончить это аналоговым же измерителем. И все будет работать. Вообще без дискретизации. Стрелочный измеритель, это, конечно, прикол в данном случае - он не обеспечит требуемую точность, что гармонично отражено словом "цифровой" в задании. Однако, ведь можно и не стрелочный прибор применить, а магазин сопротивлений Шутю. Чисто цифровое решение задачи потребует на входе АЦП, частоту которого вам ограничили в разумных пределах.

Как мне видится, задание учебное и в первую очередь требует расчета необходимых частоты дискретизации, разрядности входных данных и разрядности вычислений, нахождения правильного алгоритма/математики и уж затем (если требуется) - выбор элементной базы с учетом всех влияющих на точность факторов и программирование (которое будет трудно проверит без изготовления опытного экземпляра).

тем более что пропустив через выпрямитель и усреднив получится не среднее, а среднеквадратичное значение.

Неосторожное, вводящее в заблуждение высказывание.

А вы точно знаете коэффициент передачи аналоговой части вашей схемы и он не "уйдет" за время работы? Иначе вы получите смещенную неверную оценку.

Одна из страшилок, чаще всего запоминаемых не из личного опыта, а их общих слов на лекции в институте. В данном случае, как и во многих других, совершенно несущественная и неопределяющая. С тем же успехом можно бояться применить буферный каскад на ОУ на входе перед "цифровым и очень стабильным" АЦП.

Во-первых, уточните у заказчика, что он подразумевает под средним значением сигнала, ибо математически среднее значение синуса за период равно нулю, а если не за период, то чему угодно. Поэтому нужно понять что требуется - среднеквадратичное, средневыпрямленное или что еще.

Для меня термин "среднее значение" хоть и не до конца точный, но вполне достаточный. При необходимости, квадратичность была бы указано явно.
Полоса входного сигнала начинается с 50 Гц. Ни о какой постоянке речь идти не может. Можно принять по умолчанию, что погрешность задана от шкалы.

Если бы делал я, то единственное, что я бы уточнил, это период усреднения. Или, с другой стороны, частота обновления показаний измерителя. Но, думаю, любое разумное, хоть как-то обоснованное значение может быть произволом студента. Возможно даже, это часть задания - определиться с недостающими требованиями.

[Lerk]

Если бы делал я, то единственное, что я бы уточнил, это период усреднения. Или, с другой стороны, частота обновления показаний измерителя. Но, думаю, любое разумное, хоть как-то обоснованное значение может быть произволом студента. Возможно даже, это часть задания - определиться с недостающими требованиями.

Можно банально сделать среднее с накоплением: сколько семплов получил, столько и усреднил. Чем дольше измеряем, тем точнее среднее. Дешево и сердито.
PS. avg(x)[i] = ((i-1)*avg(x)[i-1] + x[i])/i;