Una pregunta sobre el aliasing y el muestreo en un sistema de medición

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Antes de formular mi pregunta, aquí está el escenario de cómo se utilizan las señales de voltaje:

Donde trabajo, algunos están realizando la adquisición de datos de cuatro señales de CC a través de cuatro canales por un dispositivo daq a una frecuencia de muestreo particular. Las señales de CC provienen de dispositivos transductores que miden la temperatura, la presión del aire, el transductor de fuerza, etc. Todos estos transductores tienen certificados de calibración que tienen ecuaciones de calibración lineales para la conversión de voltaje a temperatura como Temperatura = A * Voltaje + B, donde A y B son la pendiente y el desplazamiento de la ecuación de calibración. Entonces, al mirar un certificado, se puede decir "mido este voltaje para que corresponda a esta temperatura", etc. Después de muestrear y registrar los datos, los ingenieros usan software como MATLAB donde pueden hacer varias transformaciones como FFT ect.

Aquí viene mi pregunta:

Imagine una señal de CC analógica proveniente de un transductor de fuerza en un intervalo de tiempo como el siguiente:

Eimaginaquelafrecuenciamáximadeinteréses50Hz.Entonces,deacuerdoconelteoremadeNyquist,lafrecuenciademuestreodebeserdealmenos100Hz.

Perosiestaseñaltienemuchoscomponentesdefrecuenciasuperioresa50Hz,estaremoscaraacaraconunasituaciónllamadaaliasing.Asíqueestaremossubmuestreandoalgunosdeloscomponentesdefrecuencia.Hastaahoraestoesloqueentiendeelaliasingdeformas.

Yacontinuaciónrepresentaesto:

Encuentro algunos tutoriales que sugieren filtros anti-aliasing como los filtros de paso bajo RC entre el transductor y el daq, por lo que eliminamos la alta frecuencia. componentes y evitar submuestreo y aliasing.

1-) ¿Cree que en mi caso este tipo de filtrado es necesario si las herramientas como MATLAB pueden realizar el procesamiento posterior de la señal como el filtrado de paso bajo? ¿O aún se necesita un filtro analógico de suavizado?

2-) Si no hacen ningún FFT y filtrado, existe la posibilidad de que los valores medios o la baja frecuencia de la señal. ¿Los componentes podrían verse afectados significativamente por el alias?

3-) ¿Cómo puedo saber si se necesita un filtro o no? (Sé cómo usar un alcance)

Mi preocupación es que si uso un filtro de paso bajo no quiero afectar la ecuación de calibración del transductor.

    
pregunta user164567

1 respuesta

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Para responder a sus preguntas en orden:

  1. Una vez que la señal está marcada con un alias es como la crema en tu café, realmente no puedes volver a sacarla. Si hubiera una sola señal fuerte, podría eliminarla (perdiendo la señal real que existe en esa frecuencia), pero generalmente una vez que se mezcla, está frustrado.

  2. Las señales de alias en diferentes frecuencias no deberían afectar la media si todo se comporta de forma lineal y su período de promediado no incluye una cantidad indebida de componente de frecuencia muy baja de alias. Por ejemplo, si tenía una señal con un alias de 0.01Hz y tomó una muestra de 1 segundo, la media podría verse muy afectada. Los componentes de baja frecuencia, por supuesto, pueden verse directamente afectados.

  3. Idealmente, los componentes de alta frecuencia (aquellos que están por encima de la frecuencia de Nyquist) serían despreciables. Cuanto más te acerques a la frecuencia de Nyquist, mejor debe ser tu filtro. Para una medición de alta precisión y una frecuencia de RC simple o bipolar simple, es posible que necesite muestrear a 200 o incluso 2000 veces más que la frecuencia de interés más alta (eso es lo que se me ocurrió en un diseño reciente).

Desearía que la suavidad banda de paso de su filtro no afecte las señales deseadas. Puede ser fácil probar esto con un generador de señal. Desea que la atenuación de banda de parada sea tal que exista una señal insignificante para ser un alias en su banda de señal. Una vez más, puede probar esto con un generador de señales y comparar con los componentes de señales reales si los tiene disponibles (muchos osciloscopios harán que la resolución de FFT-ADC no sea muy baja en los osciloscopios, lo que le da una idea de lo que está pasando) . Entre el filtro se quita si tiene muchas décadas para que eso suceda, es mucho más fácil. Probablemente pueda probar la precisión de CC mucho mejor de lo que puede crear una señal de CA precisa, pero si conoce la precisión de CC y la uniformidad de la banda de paso, puede obtener una idea bastante buena de lo que está sucediendo.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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