Цифрові фільтри в реальному часі

Цифрові фільтри в реальному часі можна використовувати для фільтрації вимірюваного сигналу в режимі реального часу. Характеристики фільтра можуть бути визначені користувачем, щоб відповідати вимогам конкретної програми. Цифрові фільтри в реальному часі застосовуються у фазі кондиціонування даних. Фільтри розроблені інструментом графічного дизайну, а потім завантажуються на передній план для обчислення в режимі реального часу. Інструмент графічного дизайну визначає вертикальну вісь продуктивності фільтра зі шкалою dB. Горизонтальна вісь визначається як відносна частота.

Наприклад, користувач, можливо, захоче подивитися на розподіл енергії для певної смуги частот із часом, а не на весь частотний спектр. Це можна зробити, створивши смуговий фільтр і потім застосувавши оцінювач RMS до виходу фільтра.

На малюнку нижче зображено графічне зображення процесу, який використовується для визначення фільтра в реальному часі в програмному забезпеченні EDM. Піктограма зліва, CH1, являє місцевий вимірюваний часовий потік. Він підключений до фільтра IIR, який обчислює сигнал під назвою iirfilter (ch1), який підключений до оцінювача RMS. Виведенням Оцінювача RMS є сигнал під назвою rms (iirfilter (ch1)).

Цифрові фільтри реального часу, загальна схема

Опція цифрових фільтрів у реальному часі включає три типи цифрових фільтрів: Кінцевий імпульсний відповідь (FIR), Нескінченний імпульсний відгук (IIR) та фільтри децимації. Для фільтрів FIR і IIR можна вказати: низькочастотні, високочастотні, смугові або смугові стоп-фільтри кількома різними методами.

У цій главі спочатку пояснюється деяка теорія дизайну фільтрів, а потім вводяться операції з фільтруванням в межах EDM та обладнання Spider .

Мета дизайну фільтра - обчислити ряд коефіцієнтів фільтра на основі визначених користувачем критеріїв. Критерії часто описуються такими змінними:

Кількість коефіцієнтів фільтра : це також відоме як порядок фільтра. Порядок фільтра визначає, скільки коефіцієнтів потрібно для визначення фільтра. Фільтр нижнього порядку складається з меншим коефіцієнтом. Фільтр низького порядку реагує швидше, ніж фільтр вищого порядку, тому між входом і виходом фільтра менше затримок.

Частоти відключення: Для низькочастотних або високочастотних фільтрів потрібна лише одна частота відсічення. Для фільтра смуги пропускання або діапазону зупинки потрібні дві частоти відсічення, щоб повністю визначити форму фільтра. На малюнку 172 показана типова конструкція смугового фільтра з двома частотами відсічення, встановленими приблизно на 0,1 та 0,2 Гц.

Ослаблення стоп-смуги : Ця специфікація визначає, яка частина вхідного сигналу вибита з виходу на відхилених частотах. Теоретично, чим вище загасання, тим кращий фільтр. Ослаблення діапазону зупинки більше 40 дБ, як видно з найвищої бічної частки трохи нижче 0,25 Гц.

Ripple Pass-Band : Ripple - неминуча характеристика, якщо цифровий фільтр. Це стосується коливання форми фільтра поза частотами переходу. Якщо потрібен дуже плоский фільтр, то його можна визначити, вибравши дуже низьку пульсацію. На малюнку 172 пульсація видно в стоп-смузі, але в діапазоні проходу жодної пульсації не видно. В ідеалі смуга пропускання повинна бути дуже плоскою, а пульсація може бути дозволеною в смузі зупинки.

Ширина смуг переходу : Це стосується форми фільтра між смугою пропускання та областю стоп-смуги. В ідеалі ця перехідна смуга повинна бути дуже маленькою. Однак дуже вузька перехідна смуга потребує фільтра більш високого порядку, який впливає на час реакції фільтра і також може впливати на пульсацію. Перехідні смуги знаходяться в межах від 0,05 до 0,1 і 0,2 до 0,25.

Цифрові фільтри реального часу, програмне забезпечення

У більшості випадків конструкція фільтра включає в себе компроміси між мінімізацією порядку фільтра, пульсацією, шириною перехідної смуги та часом реакції. Не всі можуть бути задоволені одночасно. Дизайн фільтра може бути повторним процесом, і досвід є корисним.

Замовити презентацію