Záznam a filtrace dynamického procesu

Prezentace na téma: "Záznam a filtrace dynamického procesu"— Transkript prezentace:

1 Záznam a filtrace dynamického procesu
Základy odporové tenzometrie Teze přednášek z předmětu „ Experimentální metody oboru“ Záznam a filtrace dynamického procesu © doc. Ing. Zdeněk Folta, Ph.D.

2 Základy odporové tenzometrie
Aliasing Vzorkování fVZ = 2000 Hz Reálný signál f = 1700 Hz Falešný (alias) signál fa = 300 Hz Nyquistova frekvence

3 Základy odporové tenzometrie
Aliasing na PC originální obraz na monitoru na tiskárně

4 Základy odporové tenzometrie
Obrana proti aliasingu: analogová filtrace nad Hyquistovou frekvencí před digitalizací Teoretický tvar dolnopropustného filtru

5 Základy odporové tenzometrie
Reálný průběh útlumu na dolnopropustném filtru DEKÁDA nebo OKTÁVA -3 dB = -30 % ? -24 dB = -94 % -24 dB 100 Hz 1000 Hz

6 Základy odporové tenzometrie
Filtrace - šířka pásma a útlum filtru Decibelová stupnice: Zesílení Útlum 3 1,4125 29,2 % 6 2 50 % 12 4 75 % 20 10 90 % 24 16 93,75 %

7 Základy odporové tenzometrie
Butterworthův filtr dolnopropustný Dolnopropustný filtr třetího řádu. Obvod realizuje Butterworthův filtr s „odřezávací“ (cutoff) frequencí ωc = 1 kde (pro příklad): C2 = 4/3 farad, R4 = 1 ohm, L1 = 1/2 and L3 = 3/2 henry.

8 Základy odporové tenzometrie
-6 --- (50 % = 2 x) --- (90 % = 10 x) --- (99 % = 100 x) --- (99,9 % = 1000 x) Diagram útlumu Butterworthova dolnopropustného filtru s řádem 1 až 5. Sklon čar je 20 · n [dB/dekádu] kde n je řád filtru.

9 Základy odporové tenzometrie
Další typy filtrů Příklad použití filtrace: Napětí na bubnu pračky

10 Základy odporové tenzometrie

11 Základy odporové tenzometrie
Další typy filtrů - detail pro 40 dB/dekádu +13 % +100 % -29 % -42 %

12 Základy odporové tenzometrie
Ukázky reálného provedení analogových filtrů Active Filter: Butterworth (1st order, 6 dB/octave, Lowpass)                                                                                                 R = 4, k C = 1,0 / (2 · p · Fc · R) Units: R [], C [F], Fc [Hz] Active Filter: Butterworth (2nd order, 12 dB/octave, Lowpass)                                                                                                                     R = 4, k CA = 1,414 / (2 · p · Fc · R) CB = 0,7071 / (2 · p · Fc · R) Units: R [], Cx [F], Fc [Hz] Active Filter: Butterworth (3st order, 18 dB/octave, Lowpass)                                                                                                                                                                       R = 4, k CA=2.000/(2 · p · Fc · R) CB=0.500/(2 · p · Fc · R) CC=1.000/(2 · p · Fc · R) Units: R [], Cx [F], Fc [Hz] Active Filter: Butterworth (4th order, 24 dB/octave, Lowpass)                                                                                                                                                                                           R = 4, k CA = 1,0824/(2 · p · Fc · R) CB = 0,9239/(2 · p · Fc · R) CC = 2,6130/(2 · p · Fc · R) CD = 0,3827/(2 · p · Fc · R) Units: R [], Cx [F], Fc [Hz]

13 Základy odporové tenzometrie
Základní typy filtrů Dolnopropustný (lowpass) Hornopropustný (highpass) Pásmová propust (bandpass) Pásmová zádrž (bandstop)

14 Základy odporové tenzometrie
Digitální filtrace LabView

15 Základy odporové tenzometrie
Digitální filtrace FlexPro

16 Základy odporové tenzometrie
Použití hornopropustného filtru pro digitální integraci Cíl: měřením zrychlení získat rychlost a posun Záznam vodorovného zrychlení při jízdě dopravní nádoby

17 Základy odporové tenzometrie
Původní signál zrychlení Rychlost - Integrace bez filtrace

18 Základy odporové tenzometrie
Rychlost - Integrace bez filtrace Posun - druhá integrace bez filtrace

19 Základy odporové tenzometrie
Příčina: nízká frekvence vzniklá vybíjením náboje snímače dynamicky mění integrační konstantu

20 Základy odporové tenzometrie
Původní signál zrychlení Rychlost - Integrace s hornopropustnou filtrací 0,5 Hz

21 Základy odporové tenzometrie
Rychlost - Integrace s hornopropustnou filtrací Posun - Integrace s hornopropustnou filtrací