Измерение частоты основной гармоники (50 Гц) с точностью 0.01 Гц Опции

[Pridnya]

Здравствуйте!

Существует ли программный метод измерения частоты основной гармоники с точностью 0,01 Гц? Предполагается, что в системе есть антиалисинговый фильтр 0-1600 Гц, АЦП с частотой выборки 3200 Гц и микроконтроллер.

Сообщение отредактировал Pridnya - Sep 8 2015, 16:25

[EvgenyNik]

Pridnya, если с частотой семплирования и разрешающей способностью всё понятно, то на каком минимально допустимом интервале времени (в периодах основной гармоники) Вы бы хотели измерить частоту?

[Pridnya]

Pridnya, если с частотой семплирования и разрешающей способностью всё понятно, то на каком минимально допустимом интервале времени (в периодах основной гармоники) Вы бы хотели измерить частоту?

Хотелось бы измерять за 1, максимум за 5 периодов. Не знаю пока сколько достаточно и на сколько достоверно будет при большом интервале, а вдуруг там какое качание частоты, поэтому хотелось бы за один период.

[Santik]

Хотелось бы измерять за 1, максимум за 5 периодов. Не знаю пока сколько достаточно и на сколько достоверно будет при большом интервале, а вдуруг там какое качание частоты, поэтому хотелось бы за один период.

Код

            М                  Погрешность, Гц
            1                               1
            3                               0.4
            5                               0.25
           10                              0.06
           15                              0.025
           20                              0.015
           30                              0.0065

Сигнал: синусоида f=50 Гц со случайной начальной фазой. fd=44100 Гц.
М- число периодов синусоиды.

[Pridnya]

Код

            М                  Погрешность, Гц
            1                               1
            3                               0.4
            5                               0.25
           10                              0.06
           15                              0.025
           20                              0.015
           30                              0.0065

Сигнал: синусоида f=50 Гц со случайной начальной фазой. fd=44100 Гц.
М- число периодов синусоиды.

Не понятно, как вы получили результат (матлаб посчитал с помощью dll-ки или вы на С код написали)? Понимаю, что частота дискретизации для оцифровки звука. Хотелось бы попробовать ваш метод расчета на С или С++ при отклонении частоты.

Интервал 5 периодов сети 50 Гц - это 0,1 секунды. При частоте дискретизации 44100 Гц, получаем 4410 точек выборки на том интервале. А дальше что делать?

Сообщение отредактировал Pridnya - Sep 22 2015, 07:16

[Santik]

Не понятно, как вы получили результат (матлаб посчитал с помощью dll-ки или вы на С код написали)? Понимаю, что частота дискретизации для оцифровки звука. Хотелось бы попробовать ваш метод расчета на С или С++ при отклонении частоты.

Интервал 5 периодов сети 50 Гц - это 0,1 секунды. При частоте дискретизации 44100 Гц, получаем 4410 точек выборки на том интервале. А дальше что делать?

Это скорее для иллюстрации, что на 5 периодах погрешность получится 0.25Гц, а вам надо 0.01 :-)
Алгоритм сложный, в МК точно не поместится.
Советую не заморачиваться, поставить 1-бит АЦП (0 - компаратор) и счётчик.
На этом принципе все протонные магнитометры работают. (Погрешность 0.005 Гц, частота 2-3 кГц, время 1-2 сек)

[Pridnya]

Это скорее для иллюстрации, что на 5 периодах погрешность получится 0.25Гц, а вам надо 0.01 :-)
Алгоритм сложный, в МК точно не поместится.

Да мне хотя бы 0,25 Гц программно получить, а там я бы посмотрел что дальше делать. Все говорят "возьмите...", а вот сколько точек на каком интервале взять и как дальше, вот что главное.
Хотя бы с пяти периодов начнем (сигнал на интервале 0,1 секунды). Частота выборки пока 3200 гц. Сколько точек БПФ брать на этом интервале?
И правильно ли я понимаю, что я получу разрешение по частоте 10 Гц? 64точки*5периодов = 320 точек. 3200Гц/320 = 10 Гц. Так?

Советую не заморачиваться, поставить 1-бит АЦП (0 - компаратор) и счётчик.
На этом принципе все протонные магнитометры работают. (Погрешность 0.005 Гц, частота 2-3 кГц, время 1-2 сек)

У меня использовался компаратор, модуль захват-сравнение, можно вытащить 0,01 Гц, с той же звуковой карты компа подаю и вижу 49.00 Гц, 50,00 Гц...Но мне интересно, как это сделать программно (без матлабов и прочих коммерческих продуктов для настольконго компа) для микроконтроллера.
Заодно и пойму, как получить высокое разрешение по частоте.

Сообщение отредактировал Pridnya - Sep 22 2015, 08:12

[petrov]

Но мне интересно, как это сделать программно (без матлабов и прочих коммерческих продуктов для настольконго компа) для микроконтроллера.
Заодно и пойму, как получить высокое разрешение по частоте.

Да хоть исходники тут выложить для вашего микроконтроллера, к пониманию это вас не приблизит. Ключ к пониманию - декомпозиция, упрощение, визуализация, симулинк для этого отличнейший инструмент. Давно бы уже комплексный дискретный тон сгенерировали бы, подали на 3 КИХ фильтра, соответствующие бинам ДПФ, посчитали бы частоту по статье Эрика Якобсена.

[Pridnya]

Да хоть исходники тут выложить для вашего микроконтроллера, к пониманию это вас не приблизит. Ключ к пониманию - декомпозиция, упрощение, визуализация, симулинк для этого отличнейший инструмент. Давно бы уже комплексный дискретный тон сгенерировали бы, подали на 3 КИХ фильтра, соответствующие бинам ДПФ, посчитали бы частоту по статье Эрика Якобсена.

До меня только сегодня дошло, как увеличить разрешение по частоте, используя преобразование Фурье и длинные интервалы, но это при условии, что частота основной гармоники не меняется. А вот что делать если она медленно меняется и нужно еще знать скорость изменения частоты? Вроде, интервал нужно уменьшать, но тогда разрешение по частоте уменьшится. Фурье не подходит, вроде. Может вейвлеты?

А суть идеи я понял (я не понимал, что вы считаете бинами, я их гармониками называл и думал, откуда там бины рядом с частотой основной гармоники, а там абстракция), и статья Эрика Якобсена у меня отложена, спасибо, вы мне её и давали.

Симулинк установить пока не удалось, да и избыточен он для меня. Картинку посмотреть и в командной строке можно, видел статью, там график в текстовом виде выводится. Главное знать алгоритм, а посмотреть - дело второе.

http://www.ibm.com/developerworks/ru/libra...rl_1/index.html

А про "давно бы уже...", так есть ещё и другие вопросы.

Сообщение отредактировал Pridnya - Sep 22 2015, 11:51

Эскизы прикрепленных изображений