Pido disculpas si esta pregunta no está bien planteada. Estoy leyendo un artículo que dice lo siguiente:
Los vectores del magnetómetro se muestrean a 100 Hz. El detector filtra y muestra hacia abajo los vectores hasta 10 Hz para eliminar el ruido de la señal y reducir el cálculo requerido para el procesamiento en vivo en el reloj inteligente.
Mi pregunta es: si quisieran que la frecuencia de muestreo fuera de 10Hz, ¿por qué no solo muestrearon a 10Hz inicialmente?
si querían que la frecuencia de muestreo fuera de 10Hz, ¿por qué no solo muestrearon a 10Hz inicialmente?
Para evitar el aliasing , la señal debe filtrarse por un paso bajo antes de muestrear. No debe haber frecuencias por encima de Fs / 2 en la señal analógica (o, de manera realista, deben estar lo suficientemente atenuadas para ser enterradas en el ruido, o en un nivel lo suficientemente bajo para cumplir con las especificaciones que desea).
Si realiza una muestra a Fs = 10Hz y desea adquirir señales de 4Hz, su filtro tendrá que dejarlas pasar y, al mismo tiempo, proporcionar una fuerte atenuación por encima de 5Hz, por lo que necesitará una función de transferencia plana en la banda de paso, luego una pendiente pronunciada. caída después de la frecuencia de corte.
Estos filtros de alto orden son difíciles y costosos de implementar en el dominio analógico, pero muy simples de hacer en el dominio digital. Los filtros digitales también son muy precisos, la frecuencia de corte no depende de la tolerancia de los condensadores, por ejemplo.
Por lo tanto, es mucho más barato usar un paso bajo analógico de bajo orden, sobreexplotar por un factor importante, luego usar un filtro digital agudo para reducir la muestra a la frecuencia de muestreo final que realmente desea.
El mismo hardware digital también se puede utilizar para varios canales. A esta baja frecuencia de muestreo, los requisitos de potencia de cálculo son muy bajos, y un moderno microcontrolador implementará fácilmente muchos canales de filtrado digital a un precio muy barato.
Usted mencionó la palabra magnetómetros. Esto amplía un poco el alcance.
Los magnetómetros para los que no están familiarizados miden el flujo magnético y crean un voltaje / señal de salida proporcional según el flujo.
Es probable que también detecte una gran cantidad de "energía eléctrica" no deseada, debido a la energía magnética radiada de los cables eléctricos que se encuentran alrededor.
De hecho, muestrear directamente a 10 hz en presencia de 50 hz puede volverte loco, ya que puede que no sea exactamente 10 hz, y verás lo que parece un lento desplazamiento de CC hacia arriba y hacia abajo durante un período de varios segundos.
El 100 hz se vuelve importante para ayudar a anular esta señal no deseada de lo que realmente quieres ver. Esto es típico de los lugares donde se encuentran 50 Hz, por supuesto, en los EE. UU. 60 Hz.
Si está utilizando magnetómetros en algunos países, el 100hz / 10hz no funciona tan bien; Es posible que encuentre un modelo diferente para estos mercados.
Las respuestas sobre antialiasing / filtering, etc. siguen siendo correctas; esto es más específico para su caso de uso.
No disminuyen inmediatamente la muestra. Ellos "filtran y bajan la muestra". Presumiblemente, el filtro es un paso bajo que elimina los alias que pueden ocurrir en la señal de submuestreo. El filtrado también puede reducir el ruido al utilizar información de varias de las muestras de 100 Sps para contribuir a determinar cada uno de los valores de la muestra en la señal diezmada (10 Sps).
Hay muchos casos en los que varias fuentes de ruido rápidas (en comparación con la señal) pueden afectar las lecturas. Otro ejemplo es un fotodiodo que toma mediciones lentas. Podría captar fácilmente el parpadeo de 50/60/100 / 120Hz de vairous fuentes de luz comunes dependiendo de dónde se encuentre, y probablemente incluso capte el parpadeo de luz fluorescente / LED de alta frecuencia.
En algunos casos, es posible que pueda usar un filtro de paso bajo en la entrada, pero a menudo es más sencillo optimizar el filtrado en el software (por ejemplo, sobreexplorar y promediar un número n de muestras, donde n es configurable por el usuario).
La reducción de la frecuencia de muestreo no (necesariamente) (linealmente) aumenta el tiempo de establecimiento, por lo que básicamente está tomando una instantánea de la señal de entrada. De hecho, en la MCP3002 , por ejemplo, el tiempo de liquidación se basa en la velocidad del reloj SPI, que se puede configurar para otras razones y no en la frecuencia de muestreo (lo cual tiene sentido: el dispositivo no conoce la frecuencia de muestreo, solo el hecho de que se le solicite una muestra, pero las cifras de la hoja de datos utilizan la velocidad de reloj establecida a partir de la frecuencia de muestreo) . Si el rendimiento del dispositivo se ajusta a la velocidad del reloj y la velocidad de reloj mínima es más alta de lo que le gustaría para el rendimiento, también puede leer más rápido y el promedio es barato.
El sobre muestreo facilita el filtro de alias y la respuesta transitoria, con un ADC SAR, mientras que el promedio por decimación reduce el ruido de las muestras de raíz en el software. Si estuviera disponible un IDC AD integrado, podría hacerse en un solo paso.
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