Το φιλτράρισμα σήματος είναι απαραίτητο στην ενσωματωμένη επεξεργασία δεδομένων αισθητήρων για την αφαίρεση του θορύβου και τη βελτίωση της ακρίβειας των δεδομένων. Ο σωστός υπολογισμός των παραμέτρων φιλτραρίσματος εξασφαλίζει αξιόπιστες ενδείξεις αισθητήρων και απόδοση του συστήματος.

Κατανόηση φιλτραρίσματος σήματος

Τα κοινά φίλτρα περιλαμβάνουν χαμηλής διέλευσης, υψηλής διέλευσης, bands-pass και φίλτρα bande-stop. Η επιλογή του σωστού φίλτρου εξαρτάται από τη φύση των δεδομένων των αισθητήρων και τα χαρακτηριστικά θορύβου.

Καθοριστικές συχνότητες αποκοπής φίλτρου

Η συχνότητα αποκοπής ορίζει το όριο όπου το φίλτρο αρχίζει να εξασθενεί το σήμα. Για τον υπολογισμό αυτό, αναλύστε το φάσμα συχνοτήτων των δεδομένων αισθητήρων για να αναγνωρίσετε τις κυρίαρχες συχνότητες σήματος και θορύβου. Η αποκοπή πρέπει να οριστεί ακριβώς πέρα από την υψηλότερη συχνότητα του επιθυμητού σήματος για να διατηρηθεί σημαντική πληροφορία, ενώ μειώνεται ο θόρυβος.

Υπολογισμός τάξης και συντελεστών φίλτρου

Η σειρά φίλτρου καθορίζει την απόκρημνη θέση της roll-off του φίλτρου. Υψηλότερες παραγγελίες παρέχουν πιο απότομη αποκοπή, αλλά μπορεί να εισαγάγει παραμόρφωση φάσης. Χρησιμοποιήστε τυπικούς τύπους ή εργαλεία σχεδιασμού φίλτρου για να υπολογίσετε τη σειρά και τους συντελεστές με βάση την επιθυμητή συχνότητα αποκοπής και περιορισμούς του συστήματος.

Παράδειγμα: Υπολογισμός φίλτρου χαμηλής απόδοσης

Ας υποθέσουμε ότι τα δεδομένα των αισθητήρων έχουν ρυθμό δειγματοληψίας 1000 Hz, και η σχετική συχνότητα σήματος είναι κάτω από 50 Hz. Για να σχεδιάσετε ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης, ρυθμίστε τη συχνότητα αποκοπής σε περίπου 60 Hz. Χρησιμοποιώντας ένα φίλτρο Butterworth της τάξης 4, υπολογίστε την κανονική συχνότητα αποκοπής ως 60/500 (συχνότητα Nyquist), η οποία ισούται με 0.12. Χρησιμοποιήστε εργαλεία σχεδιασμού φίλτρου για να λάβετε τους συντελεστές για την εφαρμογή.