¿Un filtro de paso bajo hará que la detección de cruce por cero sea menos precisa?

  

¿Un filtro de paso bajo hará que la detección de cruce por cero sea menos precisa?

Supongo que está comparando una señal con otra y que todas las señales se procesan utilizando el mismo hardware. En otras palabras, lo que le preocupa es la incertidumbre relativa del retraso y no el retraso absoluto.

Si puede organizar el muestreo de todos los canales simultáneamente y puede confiar en el filtro digital interno del ADC (que normalmente puede hacer), le diría que no, debería estar bien.

Si, de hecho, el filtro interno es de naturaleza analógica (tal vez un filtro anti-alias), no puede confiar en que tenga exactamente las mismas características de retardo de tiempo y la respuesta debería ser sí, será menos precisa.

Mirando la figura 51 en la hoja de datos, debo decir que no creo que pueda confiar en su precisión de tiempo. Es un filtro anti-alias analógico y no parece tolerarse en la hoja de datos.

Como otra medida, si observa la respuesta de 10 kHz, sugiere que hay un cambio de fase de 45 grados y esto es simplemente un retardo de tiempo de 12.5. A 1 kHz, el cambio de fase es posiblemente alrededor de 5.6 grados (aproximadamente un octavo de los 45 grados) y esto representa un retardo de tiempo de tal vez 15.6. Ya tiene un error de aproximadamente 3 us entre 1 kHz y 10 kHz (solo para un canal) y puede ser demasiado para su aplicación dado que el material canal a canal puede ser el doble de esta cantidad.

El cruce por cero es la forma incorrecta de hacerlo, ya que solo utiliza dos muestras en el período (ignorando el resto) y, por lo tanto, es muy sensible al ruido.

Si su señal es un seno de amplitud constante (al menos en algunos periodos), entonces la mejor manera es adquirir la señal y multiplicarla en el dominio digital con formas de onda senoidales y coseno. Esta demodulatoina IQ le proporciona un número complejo, cuyo ángulo permite medir el cambio de fase con extrema precisión.

Por ejemplo, es posible medir los cambios de fase en nanosegundos entre dos ondas sinusoidales mediante una simple tarjeta de sonido de PC, siempre que la SNR sea adecuada.

Esto es equivalente a calcular solo una bandeja en una FFT.

Esta parte en particular no parece estar diseñada para su tipo de aplicación: el filtro anti-alias analógico de 15 kHz de segundo orden tendrá diferentes frecuencias de corte de una unidad a otra, y obviamente necesitará más de una unidad para comparar dos señales

Espero que quieras un ancho de banda de cientos de kHz para comparar los cruces por cero (o, más generalmente, las relaciones de fase) en los microsegundos bajos.

Suponiendo que los transductores piezoeléctricos capten la misma fuente de la señal de excitación, luego, al hacer la correlación cruzada entre la señal recibida almacenada en un búfer, se obtendrá la diferencia de tiempo entre dos señales con la mayor probabilidad.
La búsqueda del cruce por cero implicaría algún enfoque heurístico que daría un resultado no determinista.

Deje que las dos señales que pasan a través de filtros idénticos tengan el mismo retardo de filtro, luego, al encontrar el retardo relativo entre dos señales, el retardo del filtro se cancela.

El frontend analógico simplemente atenuará las frecuencias más altas, no eliminará todas las frecuencias más altas. Si algún sensor tiene bordes MÁS RÁPIDOS que los otros sensores, el borde más rápido logrará un cruce por cero más temprano. Esto se debe a que puede modelar el filtrado a 15 KHz como un integrador (de manera simplista) y un integrador RESPONDE a la entrada de onda cuadrada, produciendo una salida instantánea.