การกรอง FIR เพื่อการตรวจจับความถี่ที่เชื่อถือได้มากขึ้น: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ฉันเป็นแฟนตัวยงของ akellyirl ที่สามารถให้คำแนะนำเกี่ยวกับการตรวจจับความถี่ที่เชื่อถือได้โดยใช้เทคนิค DSP แต่บางครั้งเทคนิคที่เขาใช้ก็ไม่ดีพอหากคุณมีการวัดที่มีสัญญาณรบกวน

วิธีแก้ไขง่ายๆ อย่างหนึ่งในการรับอินพุตที่สะอาดขึ้นสำหรับตัวตรวจจับความถี่คือการใช้ตัวกรองบางประเภทรอบๆ ความถี่ที่คุณต้องการตรวจจับ

น่าเสียดายที่การสร้างตัวกรองดิจิทัลไม่ใช่เรื่องง่ายและมีคณิตศาสตร์ค่อนข้างมาก ดังนั้นฉันจึงคิดเกี่ยวกับการสร้างโปรแกรมบางอย่างเพื่อลดความซับซ้อนในการสร้างตัวกรองดังกล่าว เพื่อให้ทุกคนสามารถใช้ตัวกรองเหล่านี้ในโครงการของตนได้โดยไม่ต้องเจาะลึกรายละเอียด

ในคำแนะนำนี้ ฉันจะตรวจจับคลื่นไซน์ 50Hz ในการวัดที่มีเสียงดังด้วย Arduino Uno (ไม่จำเป็นต้องใช้ Arduino จริงๆ)

ขั้นตอนที่ 1: ปัญหา

ลองนึกภาพข้อมูลอินพุตที่วัดได้ดูเหมือนเส้นโค้งด้านบน - ค่อนข้างดัง

หากเราสร้างตัวตรวจจับความถี่อย่างง่ายเช่นเดียวกับใน Instructable ของ akellyirl ผลลัพธ์จะเป็น "-inf" หรือในกรณีของโค้ดด้านล่าง: "ใช่ เสียงรบกวนมากเกินไป …"

หมายเหตุ: ฉันใช้รหัสของ akellyirl เกือบทั้งหมด แต่เพิ่มอาร์เรย์ rawData ที่ด้านบนซึ่งมีการวัดที่มีเสียงดัง

ด้านล่างนี้ คุณจะพบโค้ดทั้งหมดในไฟล์ชื่อ "unfiltered.ino"

ขั้นตอนที่ 2: การแก้ปัญหา

เนื่องจากข้อมูลที่ป้อนเข้ามีสัญญาณรบกวน แต่เราทราบความถี่ที่เราต้องการ เราจึงสามารถใช้เครื่องมือที่ฉันสร้างขึ้นที่เรียกว่า easyFIR เพื่อสร้างตัวกรอง Bandpass และนำไปใช้กับข้อมูลอินพุต ซึ่งส่งผลให้อินพุตเครื่องตรวจจับความถี่สะอาดขึ้นมาก (รูปข้างบน)

ขั้นตอนที่ 3: EasyFIR

เครื่องมือ easyFIR นั้นค่อนข้างใช้งานง่าย เพียงดาวน์โหลดที่เก็บ GitHub และเรียกใช้ไฟล์ easyFIR.py พร้อมตัวอย่างการวัดของคุณหนึ่งตัวอย่าง (ในรูปแบบ CSV)

หากคุณเปิดไฟล์ easyFIR.py คุณจะพบพารามิเตอร์ 5 ตัว (ดูภาพด้านบน) ที่คุณทำได้และควรเปลี่ยนตามผลลัพธ์ที่คุณต้องการ หลังจากที่คุณปรับแต่งพารามิเตอร์ทั้ง 5 ตัว และรันไฟล์ python แล้ว คุณจะเห็นค่าสัมประสิทธิ์ที่คำนวณได้ในเทอร์มินัลของคุณ ค่าสัมประสิทธิ์เหล่านี้มีความสำคัญสำหรับขั้นตอนต่อไป!

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้งานที่แน่นอนสามารถพบได้ที่นี่:

ขั้นตอนที่ 4: การกรอง

ตอนนี้ ถ้าคุณคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การกรองที่ต้องการแล้ว มันค่อนข้างง่ายที่จะนำ filer จริงไปใช้กับเครื่องตรวจจับความถี่

ดังที่คุณเห็นในภาพด้านบน คุณเพียงแค่เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ ฟังก์ชัน applyFilter แล้วกรองการวัดอินพุต

ด้านล่างนี้ คุณจะพบโค้ดทั้งหมดในไฟล์ชื่อ "filtered.ino"

หมายเหตุ: ขอบคุณมากสำหรับ Stack Overflow Post สำหรับอัลกอริธึมแอปพลิเคชันตัวกรองที่ยอดเยี่ยม!

ขั้นตอนที่ 5: สนุก

อย่างที่คุณเห็น ตอนนี้เราสามารถตรวจจับสัญญาณ 50Hz ได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดัง ?

โปรดปรับเปลี่ยนความคิดและรหัสของฉันตามความต้องการของคุณ ฉันจะขอบคุณมากที่จะรวมการปรับปรุงของคุณ!

ถ้าคุณชอบงานของฉัน ฉันจะขอบคุณมากถ้าคุณสนับสนุนงานของฉันกับ star บน GitHub!

ขอบคุณสำหรับการสนับสนุน!:)