Электронные компоненты
Приборы, оборудование, материалы
Информационная поддержка

Фильтрация сигналов

Версия для печати
Главная >> Фильтрация сигналов

 Фильтрация сигналов

Программа "фильтрации" используется для фильтрации входных сигналов для последующей обработки программами ZetLab.

При проведении различных видов испытаний, измерений, диагностики и распознавания речи в сложных условиях окружающих помех, появляется проблема достоверного оценивания какого-либо параметра сигнала, например, уровня, частоты, коэффициента корреляции с другим сигналом. Если полезный сигнал и помеха разделяются в частотной области, то самым распространенным методом является метод фильтрации сигналов.

Блок-схема программы фильтрации приведена на рисунке 1. Любой из элементов блок-схемы может быть включен или отключен. Фильтры можно подключать последовательно друг за другом.


Рисунок 1


Рисунок 2

Программа фильтрации создает дополнительные виртуальные каналы, в которых и производится обработка сигналов. Все сигналы – реальные и виртуальные – имеют внутреннюю синхронизацию, что позволяет проводить их совместную обработку, например, при помощи программы взаимного спектрального анализа. Исходные сигналы для фильтрации остаются неизменными. Все программы ZETLab имеют возможность одновременно обрабатывать исходные реальные сигналы и отфильтрованные виртуальные.

На рисунке 2 представлен интерфейс программы фильтрации сигналов.

На рисунке 3 представлен результат работы программы фильтрации сигналов, который обрабатывается программой многоканального осциллографа. В верхней части представлена временная реализация исходного сигнала, в средней части – отфильтрованный сигнал, в нижней части – огибающая отфильтрованного сигнала.

При работе программы фильтрации сигналов появляются дополнительные виртуальные каналы, которые отображаются во всех программах ZETLab. На рисунке 4 показан интерфейс программы редактирования файлов конфигурации измерительных систем. В данном примере первые два канала являются реальными, а следующие четыре канала, подсвеченные другим цветом являются виртуальными каналами. Количество виртуальных каналов зависит от количества различных программ, создающие виртуальные каналы. Максимальное количество виртуальных каналов – не более 60.

В программе фильтрации сигналов предусмотрены следующие возможности:

  • выбор количества каналов для фильтрации ;
  • выбор типа фильтра (интегрирующий и дифференцирующий 1-го и 2-го порядков) ;
  • выбор фильтров верхних и нижних частот (ФНЧ, ФВЧ) ;
  • огибающая сигнала.

 Программа может одновременно фильтровать несколько каналов. Причем фильтрация может производиться, как одного, так и различных измерительных каналов, включая виртуальные каналы.

Дифференцирование и интегрирование сигналов широко используется в вибрации и акустике. Большинство применяемых в вибрации датчиков являются пьезоэлектрическими акселерометрами, т.е. датчики отдают сигнал пропорциональный ускорению. Многие контролируемые вибрационные параметры механизмов задаются в уровнях виброскорости. Для балансировки вращающихся механизмов, необходимо знать виброперемещение в точке крепления вибродатчика. Для получения сигнала виброскорости из сигнала виброускорения необходимо этот сигнал подвергнуть интегрированию первого порядка. Для получения сигнала виброперемещения необходимо провести двойное интегрирование сигнала виброускорения. Аналогично, из сигнала датчика линейного перемещения можно получить сигнал скорости перемещения и сигнал ускорения дифференцированием сигнала.

Применение интегрирующих фильтров позволяет использовать анализатор в качестве виброметра первого класса точности.

Дифференцирование сигнала полезно при виброакустическом мониторинге различных систем. Одним из важнейших параметров мониторинга является тренд процесса, т.е. долговременное изменение уровня контролируемого сигнала по времени (например, интегральный уровень вибрации или уровень шума в полосе). Для контроля изменения этого сигнала можно продифференцировать этот сигнал и следить за уровнем его производной, т.е. уровнем изменения сигнала.

Если входной сигнал является сигналом виброускорения (т.е. единица измерения "g" или "м/с2"), то при интегрировании единица измерения выходного канала становится единица измерения виброскорость – "м/с. При двойном интегрировании сигнала виброускорения единица измерения выходного канала становится единица виброперемещения – <i>м</i>. Опорные значения для расчета "дБ" также претерпевают изменения. Если у входного канала опорное значения "дБ" были выбраны по системе ISO, то опорные значения выходных каналов для интегрирования и двойного интегрирования также берутся по системе ISO. Если опорные значения дБ выбраны по ГОСТ, то опорные значения выходных каналов задаются также по ГОСТ. В противном случае к единице измерения входного канала при интегрировании добавляется "*с", а при двойном интегрировании – "*с2", при дифференцировании – "/с", при двойном дифференцировании – "/с2". Опорные значения расчета "дБ" при этом не меняются. Все получаемые единицы измерения каналов и их опорные значения можно посмотреть в программе "Редактирование файлов конфигурации измерительных каналов". Пример на рисунке 4.

Фильтры с коррекцией А, В, С, D необходимы при измерениях уровня воздушного шума. Фильтры выполнены в соответствии с ГОСТ 17187 «Шумомеры, общие технические требования и методы испытаний». Это позволяет использовать анализаторы A17-U2, A17-U8, А17, A19-U2, A19-U8 и А19 в качестве шумомера первого класса точности.

Линейный фильтр не производит никаких действий.

В каждом канале программы фильтрации могут включаться фильтры верхних и нижних частот, частоты среза фильтров задаются в Гц и устанавливаются на уровне минус 3 дБ.

Программа фильтрации позволяет рассчитать огибающую сигнала. Огибающая уровня рассчитывается как сглаженное среднеквадратическое значение сигнала. Параметром для огибающей функцией является время сглаживания, которое задается в мс. Для виброметров и шумомеров стандартизированы два времени усреднения «Fast» (125 мс) «Slow» (1000 мс).

Встроенный в программу модуль управления и автоматизации из состава ZETLab-Studio обеспечивает простоту и удобство при построении собственных программно-измерительных комплексов

Амплитудно-частотную и фазочастотную характеристику фильтров можно получить с помощью программ "Снятие АЧХ и ФЧХ".

С помощью программы "Арифмометр" также можно реализовать режекторные фильтры.