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Filtern von Rauschen - Felifa - 29.03.2017 13:00
Hallo liebe Forumsbenutzer,
Ich habe hier ein Problem mit der Filterung eines Signals. In meinem VI erfassse ich die Spannung von 4 FSR Sensoren, die aber sehr verrauscht sind (Ausgangsspannung schwankt ungefähr zwischen +- 0,05 V). Nun habe ich, um die Schaltung zu testen, den Sensor 3 an einen Tiefpassfilter angeschlossen, jedoch verändert sich die Aufnahme klein bisschen. Ich nehme mit 1000Hz auf, erfasse 1000 Samples und habe den Tiefpass auf 500Hz eingestellt. Dieses VI dient zunächst dem Verständnis, da ich später nur mehr mit 50Hz aufnehmen möchte bei allen 4 Sensoren. Ich habe auch schon eine FFT erstellt, allerdings mit Matlab, da ich Probleme hatte bei der FFT mit LabVIEW, aber das sollte ja kein Problem sein, oder?
Nun zu meiner Frage:
Was mache ich falsch im VI? habe ich etwas falsch eingestellt? Könnte mir bitte jemand erklären was zu verändern ist?
Ich wäre euch sehr dankbar!!!
RE: Filtern von Rauschen - GerdW - 29.03.2017 14:33
Hallo Felifa,
hast du schon mal was von den Herren Nyquist und Shannon gehört?
Zitat:Ich nehme mit 1000Hz auf, erfasse 1000 Samples und habe den Tiefpass auf 500Hz eingestellt.Da hat doch der Herr Nyquist glatt mal "behauptet", wenn du mit 1000Hz samplest, könntest du nur Signale mit maximal 500Hz messen.
Und du stellst deinen Tiefpass auf 500Hz und lässt damit quasi die gemessenen Signale ungefiltert durch!?
RE: Filtern von Rauschen - Felifa - 29.03.2017 16:54
Hallo GerdW,
Danke fürs Antworten!
Ahhh jetzt erscheint, das alles viel klarer
hab das vergessen zu beachten...Wenn du jetzt meine FFT anschaust vom vorherigen Post, da ist das größte Rauschen bei einer Frequenz von 0,1Hz... Aber wenn ich den Filter auf 0,1 einstelle bekomm ich fast 0V raus, was logisch ist... Ich habe jetzt die Abtastfrequenz auf 100Hz eingestellt und die Samples auf 50. Das "beste' Ergebnis liefert mir der Filter wenn ich ihn auf Tiefpass 4Hz einstelle... Aber das kann so nicht stimmen oder?
Wie würdest du ihn einstellen?
RE: Filtern von Rauschen - GerdW - 29.03.2017 17:03
Hallo felifa,
Zitat:Wenn du jetzt meine FFT anschaust vom vorherigen Post, da ist das größte Rauschen bei einer Frequenz von 0,1Hz...Echt? Wo siehst du das?
Zitat:Ich habe jetzt die Abtastfrequenz auf 100Hz eingestellt und die Samples auf 50. Das "beste' Ergebnis liefert mir der Filter wenn ich ihn auf Tiefpass 4Hz einstelle... Aber das kann so nicht stimmen oder?Definiere "das beste"!
Definiere "kann stimmen"!
Ich sehe in deinem Bild oben auch in deinem FFT-Ergebnis ein heftiges, relativ gleichverteiltes Rauschen. Wie sieht eigentlich dein Originalsignal aus und was willst du als Filterergbenis sehen?
RE: Filtern von Rauschen - Felifa - 30.03.2017 08:09
Hallo GerdW,
Ich meinte mit "größtem" Rauschen eigentlich, dass bei 0,1Hz die größte Amplitude zu sehen ist, sprich das "stärkste" Rauschen, oder ist das falsch interpretiert?
Was ich meine mit das "beste" Ergebnis ist ein annähernd kein oder gar kein rauschendes Signal. Ich konnte nun feststellen, dass bei 3Hz das Signal viel weniger rauscht. Bei mittlerem Druck auf den Sensor bleibt die Ausgangsspannung halbwegs konstant, also sie springt nicht mehr von 0,5V rauf auf 5,2V und fällt nicht runter auf 4,5V. Die Ausgangsspannung liegt dann bei etwa 5V bis 5,02V. Aber wenn ich nun die Grenzfrequenz runter drehe, dann kommt es zu einem Datenverlust, warum auch immer und einer Zeitverzögerung. Kannst du mir sagen warum genau bei 3Hz Grenzfrequenz?
RE: Filtern von Rauschen - GerdW - 30.03.2017 08:22
Hallo Felifa,
Zitat:Ich meinte mit "größtem" Rauschen eigentlich, dass bei 0,1Hz die größte Amplitude zu sehen ist, sprich das "stärkste" Rauschen, oder ist das falsch interpretiert?In deinem Bild oben sehe ich den größten Peak links bei ~18Hz und rechts bei ~140Hz. Ich kann immer noch nicht erkennen/nachvollziehen, wie du auf "0.1Hz" kommst…
Zitat:Was ich meine mit das "beste" Ergebnis ist ein annähernd kein oder gar kein rauschendes Signal."kein Signal" ist das "beste Ergebnis? "kein rauschendes Signal" ist nicht möglich - zumindestens wenn ich im Physik-Unterricht richtig zugehört habe…
Aber wenn ich nun die Grenzfrequenz runter drehe, dann kommt es zu einem Datenverlust, warum auch immer und einer Zeitverzögerung.
Ein Filter hat einen Frequenzgang, aufgeteilt in Amplituden- und Phasengang. Der Amplitudengang beeinflusst deine "Daten", der Phasengang kann zu Verzögerungen führen (vereinfacht ausgedrückt).
Zitat:Kannst du mir sagen warum genau bei 3Hz Grenzfrequenz?Nö. Ich komme ja noch nicht einmal bei den 0.1Hz (s.o.) mit…
RE: Filtern von Rauschen - Felifa - 30.03.2017 08:39
Hallo GerdW,
Tut mir leid mein Fehler... Wenn man bei Matlab reinzoomt zum Ursprung dann erkennt man es leichter. Es ist ein ganz steiler Abfall von 0 auf 0,1 zu erkennen. Vl erkannt man es im Schreenshot, wenn man am linken oberen Rand des Diagramms schaut. In diesem Bereich erkennt man ein eine deutlich höhere Amplitude, die auch meiner Meinung nach das stärkerer Rauschen verursacht. Der DAQ 6008 hat generell ein Rauschen wenn ich mich nicht irre. Was meinst du?
Danke für die Erklärung, jetzt ist das ganze schon etwas klarer
RE: Filtern von Rauschen - GerdW - 30.03.2017 08:48
Hallo Felifa,
Zitat:In diesem Bereich erkennt man ein eine deutlich höhere Amplitude, die auch meiner Meinung nach das stärkerer Rauschen verursacht. … Was meinst du?Also ich meine, dass du dir mal die Grundlagen zum Thema FFT anlesen solltest…
Du hast da also einen Peak bei f=0Hz. Was bedeutet das wohl? Lies mal bitte laut vor: "bei einer Frequenz von 0Hz"! 0Hz bedeutet schlicht und einfach: das ist der DC-Anteil in deinem Signal! Und "DC-Anteil" bei "0Hz" bedeutet auch: das kann überhaupt nicht "rauschen", da der Wert ja eben eine Frequenz von 0Hz hat und sich deshalb überhaupt nicht ändert…
Wie schon erwähnt: einfach mal Grundlagen anlesen…
RE: Filtern von Rauschen - Felifa - 30.03.2017 09:45
Hallo Gerd W,
Danke für deine Hilfestellung
Dennoch begreife ich nicht ganz warum das Rauschen minimal bei einer Grenzfrequenz zwischen 1 und 3 Hz ist. Finde auch dafür keine Literatur.
Hättest du hierfür eine Idee?
RE: Filtern von Rauschen - GerdW - 30.03.2017 10:08
Hallo felifa,
Zitat:warum das Rauschen minimal bei einer Grenzfrequenz zwischen 1 und 3 Hz ist.- Das Rauschen erstreckt sich über einen weiten Frequenzbereich und dank des Tiefpass wird der größte Teil davon entfernt/stark gedämpft.
- Wenn du die Grenzfrequenz des TP zu niedrig setzt, passt deine Samplerate/Frequenzauflösung nicht mehr zur Filteraufgabe…