как это сделано: FFT4096, 100-6500Hz, freq.resolution 0.001Hz, как достигнуто такое разрешение по частоте? Опции

[Ruslan1]

Здравствуйте!

Помогите пожалуйста, спать не могу, все думаю......

Накопал в интернете, не понимаю как сделано. а хочется понять и применить методу.

короткая листовка: http://www.campbellsci.com/documents/produ...es/b_avw200.pdf
полный мануал: http://www.campbellsci.com/documents/manuals/avw200.pdf


Прибор определяет частоту синусоидального сигнала, который может быть в диапазоне 100 - 6500 Гц, с разрешением 0.001Гц и точностью 0.013% от измеренной величины. Указано что используется 4096-точечное FFT. Интересно, что еще кроме упомянутого FFT применяется для получения такого разрешения по частоте?

Как это может быть сделано? Взяли FFT, определили частоту грубо, потом детально обнюхали область вокруг найденной частоты, получили частоту точно?


Что абсолютно точно известно (это физика процесса):
1. Полезный сигнал- честная одночастотная синусоида (дернули струну, потом ищут ее частоту собственных колебаний. то есть это затухающее колебание механической струны, которое преобразовано в электрический сигнал). Шумы возможны.
2. Общая длительность исследуемого сигнала доли секунды (ну пусть 300 ms)


Что говорит изготовитель (интересный текст и какие-то картинки начинаются со страницы 85, еще есть спецификация на странице 9):
1. The AVW200 uses an audio A/D for capturing the sensor’s signal. The number of samples acquired in this period is 4096 points. A Fast Fourier Transform (FFT) algorithm is used to create a frequency spectrum.
2. the spectral analysis gives improved frequency resolution (0.001 Hz rms) during quiet conditions.
3. the AVW200 Fourier transforms the recorded response and analyzes the resulting spectrum to determine the wire’s resonant frequency. This analysis also provides diagnostic information indicating the quality of the resonant-frequency measurement.
4. Measurement resolution: 0.001 (Hz RMS)
5. Accuracy basic: +/- 0.013% of reading.
6. DF measurement time between 1.6 to 1.8 second
7. SYSTEM: PROCESSOR: Hitachi H8S 2324 (16-bit CPU with 32 bit internal core), MEMORY: Either 128 or 512 kbytes of SRAM; 2 Mbyte of OS Flash
8. частоту проца не знаю, но пишут про дополнительный ток потребления во время измерения 27mA@12V. Судя по даташиту проца получается что используется он по максимуму, 25 МГц тактовой.


Сразу оговорюсь, как учили меня 20 лет назад в институте так с тех пор ни разу ничего толком кроме чужой математики для ЦОС не применял. В-общем валенок и может быть это нужно в раздел для начинающих перетащить если что-то понятное любому ЦОС-нику спрашиваю.

[Alex11]

Так Вы проверьте свою программу на модели. Сгенерируйте синус программно в файл и напустите на него Вашу программу. Сразу станет понятно, кто врет, т.к. Вы будете знать заранее, что должно получиться. Потом добавьте шума и посмотрите как Ваша программа на него реагирует.

[Ruslan1]

Так Вы проверьте свою программу на модели. Сгенерируйте синус программно в файл и напустите на него Вашу программу. Сразу станет понятно, кто врет, т.к. Вы будете знать заранее, что должно получиться. Потом добавьте шума и посмотрите как Ваша программа на него реагирует.

на чистом синусе все шикарно, внутри бина ошибка (разность вычисленной и теоретической частот) соответствует предсказанной для гауссовского окна, именно так я и подбирал коэффициенты для окна (чтобы не более 0.001 Гц максимальная ошибка была).
Более того- и в приборе при подаче чистого синуса все отлично, ну прямо почти единицы наносекунд совпадают с частотомером.
А в реальности что-то не очень. Одни только очень серьезные палки на нечетных гармониках чего стоят. А фильтрануть не могу- полоса прибора позволяет куче гармоник пролазить. Реально хорошо вижу все нечетные гармоники, сколько аппаратный ФНЧ оставляет.

С шумами не смотрел на модели вообще, есть такой грех. Смотрел только разрешающую способность и точность при чистой синусоиде и радовался как слон Посмотрю... Кстати и с гармониками посмотрю....

Есть еще идея, что возбуждение свип-меандром создает массу несобственных колебаний, которые затухают не так быстро как я думал. При низком разрешении/точности это не влияет на результат, а в моем случае вылезает в полный рост. Но это все уже физика процесса, а не обработка данных..... Опять же будем глядеть (да хоть просто попробую от синус-свип-генератора возбудить).
Кстати я приводил картинку, которую производители суперкрутого прибора привели:вот. Ну нет у них гармоник, и сигнал затухает в сотни раз быстрее чем у меня. Может еще и спецдатчики нужны для такого прибора.... Или демпфирование.....

Но это все так, рюшечки для себя любимого и набирание опыта с Матлабом. Поставленная при старте топика задача решена

Еще раз спасибо!