За 3-жичне сензоре, конфигурација фреквенције узорковања мора да буде усредсређена на Најквистову теорему узорковања, користећи двоструку стратегију „подударања фреквенције плус филтрирање против-алиасинга“ да би се спречило нагомилавање. Кључни захтев је да фреквенција узорковања мора бити већа од двоструко веће фреквенције присутне у сигналу, а ово мора бити комбиновано са пред-филтером да би се сузбиле високофреквентне сметње.
И. Основни принципи за избегавање алиасинга
Најквистова теорема узорковања
Да би се реконструисао сигнал без изобличења, фреквенција узорковања ($ф_с$) мора да задовољи следећи услов: $ф_с > 2 \\пута ф_{мак}$.
Овде, $ф_{мак}$ представља највећу ефективну фреквенцију сигнала који се мери. Ако овај услов није испуњен, високо-компоненте ће се „преклопити“ у ниско{3}}област, што ће резултирати изобличењем алијаса.
Инжењерска сигурносна маргина
У практичним применама, фреквенција узорковања је обично подешена на *5 до 10 пута* $ф_{мак}$ да би се побољшала тачност таласног облика-што је пракса посебно важна за синусоидне или сложене периодичне сигнале.
Филтрирање против{0}}алиасинга
Нископропусни{0}}филтер је инсталиран пре аналогног-у-дигиталног претварача (АДЦ), са граничном фреквенцијом нешто испод . Овај филтер пригушује сигнале који прелазе овај фреквентни опсег, чиме се спречава да они прођу у пропусни опсег анализе. Ово представља неопходан корак у-системима високе прецизности, као што су они који се користе за анализу вибрација или аквизицију звука.
ИИ. Подешавање фреквенције узорковања на основу типа сензора (Практични водич за избегавање псеудонимирања)
|
Тип сензора |
Максимална фреквенција сигнала (фмак) |
Препоручена учесталост узорковања (фс) |
Алиасинг Мере за ублажавање |
|
ПТ100/ПТ1000 РТД |
Мање од или једнако 0,1 Хз (споро се мења температура) |
1–10 Хз |
Високо{0}}узорковање није потребно; користите филтрирање покретног просека да бисте смањили шум. |
|
3-Жицани сензор брзине са Холовим ефектом |
50 Хз (одговара 3000 о/мин) |
Већи или једнак 250 Хз (препоручује се 500 Хз) |
Подесите брзину узорковања на најмање 5 пута већу од фреквенције сигнала да бисте обезбедили јасне ивице импулса. |
|
3-жични сензор вибрација (акцелерометар) |
2 кХз (типична механичка вибрација) |
Већи или једнак 10 кХз (препоручује се 20 кХз) |
Мора се инсталирати филтер против{0}}алиасинга, са граничном фреквенцијом постављеном између 4,5 и 4,8 кХз. |
|
3-жични предајник притиска (4–20 мА) |
10 Хз (динамичке флуктуације) |
50–100 Хз |
Користите РЦ нископропусни{0}}филтер да бисте избегли сметње од хармоника напајања. |
Кључне тачке:
За споро променљиве сигнале (нпр. температура), претерано висока брзина узорковања не даје никакву корист и уместо тога повећава редундантност података и шум.
За високо{0}}сигнале (нпр. вибрације), филтер против{3}}алиасинга мора бити конфигурисан истовремено; у супротном, једноставно повећање брзине узорковања и даље може довести до изобличења сигнала.
ИИИ. Препоруке за конфигурацију система{1}}
Провера ризика од наметања у току фазе калибрације
Користите осцилоскоп или картицу за прикупљање података да бисте ухватили сирови сигнал.
Извршите анализу ФФТ спектра да бисте потврдили да нема значајних фреквенцијских компоненти које прелазе фс/2.
Уз помоћ софтверског филтрирања
У недостатку хардверских филтера, дигитално{0}}филтрирање ниских пролаза (нпр. Буттервортхово филтрирање) може се користити за претходну обраду сигнала; међутим, ово не може послужити као замена за аналогно филтрирање-алиасинга.
Конфигурација ПЛЦ-а/контролера
Исправно подесите стопе узорковања канала у оквиру софтвера за конфигурацију.
Омогућите уграђене-функције филтрирања (ако су доступне) и забележите стварни период узорковања.
