Bir veri toplama kartım var (A / D + Dijital Sinyal İşlemcisi) ve son derece düşük bir kesme frekansında (0.05Hz) bir dijital yüksek geçiş filtresinin (DSP'de uygulanmış) gerçekten çalışıp çalışmadığını kontrol etmek istiyorum.

Bu, bir sinyal üreteci ile üretebileceğim bir frekans olsaydı, kontrol edilmesi kolay olurdu, ancak 0.05Hz çok düşük ve üretemiyorum. Mühendisler bu tür filtreleri nasıl kontrol eder?

Sanırım bu, filtrenin sırasına göre çeşitli faktörlere bağlıdır, ancak birkaç olasılığınız vardır:

1. Oraya giden bir sinyal üreteci bulun. Bunlar günümüzde oldukça ucuz.
2. Matematiğe güvenin. Bu bir dijital filtredir ve örnekleme hızı ile ölçeklendirilir. Örnekleme oranını iki büyüklükte artırabilirseniz, ölçülmesi çok daha kolay olan 5Hz'lik bir kesime sahip bir filtreniz olur. Benzer şekilde, sınırlayıcı faktör ADC olursa, filtreden izole edebilir ve bazı yapay dijital verilerle besleyebilirsiniz.
3. Bir adım yanıtı kullanın (birçok geniş bant sinyali yapar). İstediğiniz filtrenin adım yanıtını hesaplayın ve sonuçla karşılaştırın. Veya alternatif olarak, frekans tepkisini adım tepkisinin FFT'si aracılığıyla hesaplayın.

Bazı test kurulumlarımızda alternatif 3'ün bir varyasyonunu kullanıyoruz, gerekli yavaş dalga formlarını üretemediğimiz için değil, analog filtrelerimizin <0.01Hz'lik kesimi, kaba bir frekans taraması bile denesek karakterize etmek çok uzun süreceği için . Bu, test süresini bir saatten fazla dakikalara indirdi.

Ben 1'e iner benim Agilent fonksiyon jeneratörü, kullanacağı Hz oldukça normaldi (ve eski) Modeli 33522A. Benim Rigol DG4102, sanırım, benzer şekilde 1 Hz Hz çözünürlüğe ve daha az maliyete sahiptir.$\mu$$\mu$

Ne yazık ki, ucuz DDS (örn. AD9850) modülleriyle bu kadar düşük olamazsınız, çünkü ayarlama sözcüğü sadece 32 bit ve saat genellikle 125MHz'dir, bu nedenle 0.03Hz çözünürlük. Sanırım size birkaç veri noktası verecek (0.0291 / 0.0582 / 0.0873 Hz)

Ayrıca bir adım besleyebilir ve zaman alanı yanıtına bakabilirsiniz.

Seçenek 1: Bilgisayarda test edin.

DSP kodunuz C ile yazılmışsa, GCC veya Visual Studio'da bir test koşum takımı ayarlayabilirsiniz. DSP kodunuzun örnek hızını biliyorsunuz, bu nedenle bir test girişi CSV dosyası oluşturmak için Excel'i kullanın ve test kemerinizin kontrol edebileceğiniz bir CSV dosyası çıktısı dökmesini sağlayın.

Seçenek 2: PC arayüzü ile DSP üzerinde test yapın.

DSP kodunuzun DSP'de çalışması gerekiyorsa, bilgisayarı test etmek için kullanmaya devam edebilirsiniz. PC'den bir değer alan, DSP filtresinin bir adımını çalıştıran ve daha sonra bu adım için filtre çıkışını PC'ye geri bildiren (USB, RS-232 veya TCP / IP kullanarak) DSP'ye nasıl bağlandığınız). Bu değerleri göndermek ve almak için PC tarafı test kayışına da ihtiyacınız olacaktır. Yine, PC'de bir test giriş CSV dosyası ayarlayabilir, ardışık örnekleri filtre koduna geçirebilir ve kontrol edebileceğiniz bir CSV dosya çıktısı dökebilirsiniz.

Her ikisi için ...

0.05Hz'de filtreliyorsanız, örnekleme oranınız da oldukça yavaş olacaktır. Bir test kayışını kullanmak, bu testleri gerçek zamanlıdan daha hızlı çalıştırmanıza izin verir, bu da test sürecinizi daha verimli hale getirir.

DSP sisteminizde de bir D / A dönüştürücünüz varsa, yazılımda bu son derece düşük frekanslı sinyali A / D girişinize geri göndererek üretebilirsiniz. Alternatif olarak, sinyali oluşturmak için bir D / A Kartı veya USB Adaptörü kullanabilirsiniz. Bu tür cihazlara örnek olarak LabJack verilebilir, ancak fiyat / kapasite özellikleri çok daha fazladır. Başka bir olasılık, Raspberry Pi veya Arduino gibi ucuz bir mikro denetleyici + DAC kullanmak olabilir

Bu, bir sinyal üreteci ile üretebileceğim bir frekans olsaydı, kontrol edilmesi kolay olurdu, ancak 0.05Hz çok düşük ve üretemiyorum. Mühendisler bu tür filtreleri nasıl kontrol eder?

Filtre yanıtını kontrol etmenin üç iyi yolu vardır, biri dirac delta fonksiyonudur (dürtü fonksiyonu veya kısa darbe), diğeri adım girişi ve sonuncusu frekans taramasıdır.

Kullandığım enstrümanlar ile deneyler haftalardan aylara kadar sürebilir, bazı fiziksel sistemlerimiz gün aralığında bir yanıt alır. Bu sistemlerin filtrelerini kontrol etmenin en iyi yolu bir adım girişi kullanmak, sonra zaman sabitini ölçmektir. Bir voltaj girişi için zaman sabitini hatırlarsanız:

Nerede$\tau=RC$

Kaynak: http://mit6002.blogspot.com/2011/05/1011-parallel-rc-circuit-step-input.html

(resimde bir seri dirençli bir voltaj kaynağına eşdeğer paralel dirençli bir akım kaynağı vardır)

Muhtemelen bir potansiyometre ve bir kol saati kullanarak elle tolere edilebilir düzgün bir 50 mHz sinyal üretebilirsiniz.

Alternatif olarak, filtrenizin beklenen adım yanıtını hesaplayın . Bir anahtarı çevirerek donanımınıza bir adım giriş verin . Çıkışı bir dakika boyunca çizin (osiloskop zaman tabanınız yavaş ilerlemiyorsa, bir multimetreyi video ile bantlayın ve her saniye okumaları kopyalayın). Ölçülen adım yanıtını tahmin ettiğinizle karşılaştırın. Eşleşirlerse (yeterince yakın, ADC / DAC / zamanlama yanlışlıklarını hesaba katarak), filtreniz tasarlandığı gibi çalışıyor.