في هذه الورقة ، فإننا اختيار اثنين من قناة رقمية فلتر مناسبة لتطبيق معين في المشهد ، الذي يركز على ثلاثة أبعاد أساسية ، بما في ذلك متطلبات التطبيق ، إشارة مميزة و مؤشر الأداء ، وفي الوقت نفسه النظر في الأجهزة التوافق ، تعقيد الخوارزمية والتكلفة . ميزة أساسية من قناة مزدوجة فلتر رقمي هو أن اثنين من إشارات يمكن معالجتها بشكل مستقل أو بشكل مستقل في وقت واحد ، والتي غالبا ما تستخدم في المشهد الذي يحتاج إلى تحليل متزامن ( على سبيل المثال ، ورصد الاهتزاز ، الإشارات الكهربائية البيولوجية اقتناء أجهزة الاستشعار الصناعية معالجة الإشارات التفاضلية ، وما إلى ذلك ) . وفيما يلي طرق اختيار خطوة بخطوة :
أولا ، تحديد تطبيق الأساسية المشهد إشارة مميزة
هذا هو شرط مسبق من الاختيار ، إشارة الفرق بين سيناريوهات مختلفة مباشرة يحدد البارامترات الرئيسية التصفية .
تحديد نوع الإشارة و نطاق التردد يجب أولا تحديد خصائص اثنين من المدخلات إشارة : إشارة التردد المنخفض ( مثل الإشارات الكهربائية البيولوجية 0.5-100hz ، وأجهزة الاستشعار درجة الحرارة إشارة ) ، إشارة التردد المتوسط ( مثل التحكم الصناعي 4-20ma المقابلة إشارة التضمين ، إشارة الصوت 20hz-20khz ) ، أو إشارة عالية التردد ( مثل الترددات اللاسلكية إشارة أخذ العينات ، بيانات عالية السرعة إشارة حافلة ) . وفي الوقت نفسه ، من الضروري التمييز بين إشارة مفيدة و تدخل إشارة التردد : على سبيل المثال ، في رصد الاهتزاز ، تردد مميزة من المعدات خطأ قد يكون بين 500 و 2 كيلو هرتز ، في حين أن التدخل قد يكون تردد السلطة 50 / 60 هرتز أو عالية التردد الضوضاء . إشارة التخطيط الدماغي ( EEG ) مفيدة في نطاق التردد من 0.5 إلى 70 هرتز ، والتدخل في الغالب تردد السلطة و EMG الضوضاء ( > 100 هرتز ) . على قناة مزدوجة ، يجب التأكد من أن اثنين من الإشارات هي نفس الفرق إشارة ( على سبيل المثال ، أجهزة الاستشعار التفاضلية المدخلات ، تحتاج إلى وضع مشترك قمع ) ، أو إشارة مستقلة ( على سبيل المثال ، اثنين من مختلف نقاط قياس الاهتزاز إشارة ، تحتاج إلى تصفية مستقلة ) .
وفقا لنظرية نايكست أخذ العينات ، معدل أخذ العينات يجب أن تكون أكبر من 2 مرات من أعلى تردد إشارة . أخذ العينات متزامن قدرة قناة مزدوجة فلتر مهم جدا : إذا اثنين من إشارات تحتاج إلى محاذاة الوقت بدقة ( على سبيل المثال ، فرق الطور قياس ناقلات التحليل ) ، يجب أن تختار مرشح دعم قناة مزدوجة متزامن أخذ العينات ، وتجنب تأخير أخذ العينات بين القنوات . إذا كان لديك انخفاض متطلبات التزامن ، يمكنك اختيار نموذج أخذ العينات غير المتزامن .
السعة و المدى الديناميكي من إشارة واضحة السعة مجموعة ( على سبيل المثال ، ام الصف ، الصف الخامس ) وما إذا كانت هناك مجموعة ديناميكية كبيرة من التقلبات ( على سبيل المثال ، في المشهد الصناعي صدمة إشارة ) . هذا يحدد نطاق الإدخال و بت ( على سبيل المثال ، 12 بت ، 16 بت ، 24 بت شركة تطوير العقبة المتكاملة فلتر ) ، وارتفاع عدد بت ، أقوى إشارة ضعيفة القرار .
مؤشرات الأداء الأساسية التركيز فلتر
أداء قناة مزدوجة فلتر رقمي يؤثر بشكل مباشر على معالجة الإشارات .
أنواع أساسية من المرشحات الرقمية تشمل lowpass ، تمريرة عالية ، والفرقة تمرير الفرقة توقف .
للحفاظ على إشارة التردد المنخفض ، تصفية عالية التردد التدخل ، حدد مرشح تمرير منخفض ( على سبيل المثال ، معالجة الإشارات الكهربائية البيولوجية ) ؛
للحفاظ على خصائص عالية التردد ، والترشيح منخفضة التردد الانجراف ، حدد مرشح تمرير عال ( على سبيل المثال ، صدمة الاهتزاز إشارة ) ؛
إذا كنت ترغب في استخراج إشارة تردد معين ، وتصفية عالية التردد المنخفض التدخل في نفس الوقت ، بوابة ممر الموجة مرشح ( على سبيل المثال ، إشارة الترددات اللاسلكية الإستخلاص ، خطأ ميزة استخراج التردد ) ؛
من أجل قمع التدخل تردد ثابت ( على سبيل المثال ، 50 / 60 هرتز تردد السلطة ) ، والفرقة توقف فلتر ( المعروف أيضا باسم فخ ) .
قناة مزدوجة فلتر يحتاج إلى دعم اثنين من تكوينات مستقلة تصفية أنواع ( على سبيل المثال ، تمرير منخفض ، ممر الموجة ) أو اثنين من تكوينات متطابقة ، تحتاج إلى مطابقة متطلبات التطبيق .
passband ووقف مؤشر
passband قطع التردد ( FP ) : نطاق التردد إشارة مفيدة يجب أن تكون مشمولة بدقة . أصغر التوهين ( AP ) في passband هو أفضل .
وقف الفرقة قطع التردد ( خ ) : نطاق التردد من التدخل إشارة يجب أن تكون مشمولة ، أكبر التوهين ( كما ) في وقف الفرقة هو أفضل .
عرض النطاق الترددي انتقال : انتقال الفرقة هو نطاق التردد من passband stopband ، أضيق عرض ، أقوى تردد انتقائية ، ولكن أعلى تعقيد الخوارزمية . المشهد مع متطلبات عالية في الوقت الحقيقي ( على سبيل المثال ، الصناعية على الخط رصد ) يمكن أن يقبل أوسع نطاق الانتقال ، في حين أن تحليل المشهد مع دقة عالية في المختبر يحتاج إلى تضييق نطاق الانتقال .
قناة العزلة و الوضع العام رفض نسبة ( cmrr ) هو مؤشر رئيسي على اثنين من قناة مرشحات ، لا سيما في إشارة التفاضلية أو تدخل قوي السيناريوهات :
قناة العزلة : يشير إلى درجة التدخل المتبادل بين اثنين من الإشارات ، وارتفاع درجة العزلة ( على سبيل المثال ، أكثر من 80 ديسيبل ) ، وأكثر يمكنك تجنب التدخل من إشارة واحدة إلى أخرى .
الوضع العام رفض نسبة ( cmrr ) : أعلى cmrr ( على سبيل المثال 100dB@50Hz أفضل قمع تأثير على الوضع العام التدخل ( على سبيل المثال ، تردد السلطة الضوضاء حلقة الأرض تدخل ) هو مناسبة لأنّ أجهزة الاستشعار معالجة الإشارات في مجال الصناعة .
هناك فرق كبير بين خصائص المرحلة خوارزميات تصفية مختلفة ، والتي تؤثر بشكل مباشر على مرحلة الإخلاص من الإشارات .
المرحلة الخطية فلتر ( مثل لمرشح ) : المرحلة في passband يتناسب مع التردد ، إشارة لا تشويه المرحلة بعد التصفية ، ومناسبة لأنّ المشهد الذي يحتاج إلى الحفاظ على المعلومات المرحلة ( مثل فرق الطور قياس الموجة الصوتية لتحديد المواقع ، تحليل السلاسل الزمنية البيولوجية الإشارات الكهربائية ) ؛
غير الخطية المرحلة فلتر ( مثل آي آي آر فلتر ) : مرحلة التشويه هو كبير ، ولكن تعقيد الخوارزمية منخفضة ، سرعة الحوسبة عالية ، لذلك هو مناسبة لأنّ مشاهد مع انخفاض متطلبات المرحلة ( مثل السعة البسيطة رصد الضوضاء قمع ) .
من أجل تحليل فرق الطور بين اثنين من القنوات ، من الضروري اختيار مرشح مع نفس المرحلة الخطية لتجنب الخطأ في القياس بسبب مرحلة التحول بين القنوات .
في الوقت الحقيقي و تعقيد الخوارزمية
عالية الأداء في الوقت الحقيقي المشهد ( مثل حلقة مغلقة التحكم الصناعي ، وارتفاع سرعة إشارة الرصد ) يفضل آي آي آر أو خفيفة الوزن لمرشح لمرشح .
من أجل الحصول على أفضل تردد انتقائية ومرحلة مميزة ، عالية الدقة تحليل المشهد ( أي في الوقت الحقيقي الضغط ) في المختبر يمكن أن يتحقق عن طريق اختيار مرشح لمرشح أو تحويل المويجات .
وفي الوقت نفسه ، ينبغي أن نولي الاهتمام إلى معدل نقل البيانات من مرشح ، وتلبية متطلبات معدل أخذ العينات من قناة مزدوجة إشارة ، وتجنب تجاوز سعة المخزن المؤقت للبيانات .
مطابقة الأجهزة ونظام التوافق
واجهة الأجهزة الرقمية المتكاملة قناة مزدوجة فلتر يتكون من وحدة مستقلة ( على سبيل المثال ، مرشح المجلس ) ، مرشح متكامل في اقتناء بطاقة ، خوارزمية تصفية البرمجيات ( على سبيل المثال ، لابفيو على أساس الكمبيوتر ، ماتلاب تصفية البرنامج ) :
جزءا لا يتجزأ من التطبيقات الصناعية ، ويفضل أن يكون ذلك في الأجهزة وحدة التصفية ، تفتخر قدرة قوية ، لا تحتاج إلى الاعتماد على الكمبيوتر المضيف .
مختبر اختبار السيناريو ، يمكن اختيار خوارزمية تصفية البرمجيات ، والمرونة العالية ، المعلمات يمكن تعديلها في الوقت الحقيقي ؛
عند الاتصال مع نظام الحصول على البيانات الموجودة ، تأكد من نوع واجهة ( مثل الناقل التسلسلي العام ، إيثرنت ، SPI、I2C）， ضمان التوافق مع وحدة تحكم ( MCU ، والمجلس التشريعي ، الكمبيوتر الصناعية ) .
نطاق درجة حرارة التشغيل ( على سبيل المثال - 40 ℃ - 85 ℃ ) و القدرة على مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي ( على سبيل المثال ، إي إم سي شهادة ) يجب أن تؤخذ في الاعتبار في إمدادات الطاقة والبيئة الصناعية على التكيف . الأجهزة المحمولة تحتاج إلى التركيز على انخفاض استهلاك الطاقة . مختبر السيناريوهات تتطلب أقل من البيئة .