متوسط مرشح الأساسيات تتحرك ،

مرشح رقمي تمهيدي حسنا فتح ميكروموديلر دسب وحدد مرشح الرقمية من شريط الأدوات في الجزء العلوي واسحبه إلى التطبيق لدينا. حسنا، اختر مرشح متوسط ​​متحرك لأنه واحد من أبسط أنواع الفلاتر. بعد إسقاط الفلتر، سيتم تحديث شاشات العرض تلقائيا. (انقر لإطلاق ميكروموديلر دسب في نافذة جديدة) ونحن نعلم جميعا ما هو متوسط ​​- إضافة الأرقام معا وتقسيم كم عدد هناك. المرشح المتوسط ​​المتحرك يفعل ذلك فقط. فإنه يخزن تاريخ آخر أرقام N وينتج متوسطها. في كل مرة يأتي عدد جديد في، يتم إعادة حساب المتوسط ​​بشكل فعال من العينات المخزنة وعدد جديد هو الإخراج. استجابة التردد لمرشح في الجزء العلوي الأيسر، نرى الرسم البياني ل ماجنيتيود مقابل التردد، أو مدى الترددات المختلفة سيتم تضخيمها أو خفضها من قبل المرشح المتوسط ​​المتحرك. كما قد تتوقع، فإن متوسط ​​عدد العينات N الماضية تطبيق بعض نوع من تمهيد للإشارة، والحفاظ على الترددات المنخفضة وإزالة الترددات العالية. يمكننا التحكم في عدد المدخلات السابقة، أو العينات التي متوسطات عن طريق ضبط طول مرشح، N. من خلال ضبط هذا، يمكننا أن نرى أن لدينا بعض السيطرة الأساسية على أي الترددات يمكن أن تمر والتي يتم التخلص منها. داخل مرشح إذا نظرنا إلى طريقة عرض البنية، يمكننا أن نرى ما قد يبدو داخل مرشح المتوسط ​​المتحرك. تم توضيح الرسم التوضيحي لإظهار ما تعنيه الرموز المختلفة. وتعني الرموز Z -1 التأخير بعينة زمنية واحدة والرموز تعني إضافة أو الجمع بين الإشارات. وتعني الأسهم مضاعفة (فكر في تكبير أو تصغير أو قياس) الإشارة بالمقدار الموضح على يسار السهم. لمتوسط ​​5 عينات، ونحن نأخذ الخامس (0.2) من العينة الأخيرة، وخامس العينة الثانية الأخيرة وهلم جرا. وتسمى سلسلة التأخيرات خط التأخير مع تأخير إشارة الدخل بخطوة إضافية واحدة أثناء السير على طول خط التأخير. وتسمى السهام أيضا الصنابير، لذلك هل يمكن أن نتصور تقريبا أنها الصنابير مثل واحد في بالوعة المطبخ الخاص بك التي هي كل خمس مفتوحة. هل يمكن أن تتخيل إشارة تتدفق في من اليسار ويجري تأخير تدريجيا لأنها تتحرك على طول خط التأخير، ثم إعادة تجميعها في نقاط القوة المختلفة من خلال الصنابير لتشكيل الإخراج. وينبغي أيضا أن يكون من السهل أن نرى أن إخراج المرشح سيكون: وهو ما يعادل متوسط ​​آخر 5 عينات. (الإدخال t-N يعني الإدخال المتأخر من الزمن t-N) في الممارسة العملية، فإن الشفرة التي يولدها ميكروموديلر دسب ستستخدم الحيل للقيام بذلك بكفاءة أكبر، بحيث لا يلزم إشراك سوى العينات الأولى والأخيرة إلا أن الرسم البياني جيد لأغراض التوضيح. إذا كنت يمكن أن نفهم هذا ثم يمكنك الحصول على فكرة ما هو مرشح فير. ويتشابه مرشح فلتر الهواء مع المرشح المتوسط ​​المتحرك، ولكن يمكن أن يكون مختلفا بدلا من كل نقاط قوة النقر. هنا لدينا مرشح متوسط ​​متحرك ومرشح معلومات الطيران. يمكنك أن ترى أنها هي الهيكلية نفسها، والفرق الوحيد هو نقاط القوة من الصنابير. القسم التالي سوف أعرض لكم لمرشحات رد فعل محدود (فير). من خلال تغيير قوة الحنفية، يمكننا أن نخلق على مقربة من أي استجابة التردد التي نريدها. دليل العلماء والمهندسين لمعالجة الإشارات الرقمية التي كتبها ستيفن W. سميث، دكتوراة. الفصل 14: مقدمة إلى المرشحات الرقمية مرشحات الرقمية هي جزء مهم جدا من دسب. في الواقع، أداءهم الاستثنائي هو أحد الأسباب الرئيسية التي أصبحت دسب شعبية جدا. كما ذكر في المقدمة، والمرشحات اثنين من الاستخدامات: فصل إشارة واستعادة إشارة. ويلزم فصل الإشارة عندما تكون الإشارة ملوثة بالتداخل أو الضوضاء أو إشارات أخرى. على سبيل المثال، تخيل جهاز لقياس النشاط الكهربائي للقلب بابيس (إكغ) في حين لا يزال في الرحم. ومن المرجح أن تكون معطوبة إشارة الخام من قبل التنفس وضربات القلب من الأم. ويمكن استخدام مرشح لفصل هذه الإشارات بحيث يمكن تحليلها بشكل فردي. وتستعمل استعادة الإشارة عندما تكون الإشارة مشوهة بطريقة ما. على سبيل المثال، قد يتم تصفية تسجيل صوتي مصنوع من معدات سيئة لتمثيل الصوت بشكل أفضل كما حدث بالفعل. مثال آخر هو تغييب صورة تم الحصول عليها مع عدسة غير مركزة بشكل غير صحيح، أو كاميرا هشة. هذه المشاكل يمكن أن تتعرض للهجوم إما مع مرشحات التناظرية أو الرقمية. وهو أفضل مرشحات التناظرية هي رخيصة وسريعة، ولها مجموعة ديناميكية كبيرة في كل من السعة والتردد. والمرشحات الرقمية، في المقابل، متفوقة بشكل كبير في مستوى الأداء الذي يمكن تحقيقه. على سبيل المثال، مرشح رقمي منخفض تمريره في الفصل 16 له ربح من 1 - 0.0002 من دس إلى 1000 هيرتز، وكسب أقل من 0.0002 للترددات فوق 1001 هيرتز. يحدث الانتقال بأكمله ضمن 1 هيرتز فقط. لا نتوقع هذا من دائرة أمبير المرجع يمكن مرشحات الرقمية تحقيق آلاف المرات أداء أفضل من المرشحات التناظرية. هذا يجعل فرقا كبيرا في كيفية معالجة مشاكل الترشيح. مع المرشحات التناظرية، والتركيز على التعامل مع القيود المفروضة على الالكترونيات، مثل دقة والاستقرار من المقاومات والمكثفات. في المقارنة، المرشحات الرقمية هي جيدة جدا أن أداء المرشح كثيرا ما يتم تجاهلها. وينتقل التركيز إلى حدود الإشارات. والقضايا النظرية المتعلقة بمعالجتها. ومن الشائع في دسب أن نقول أن مرشحات الإدخال والإخراج إشارات في المجال الزمني. وذلك لأن الإشارات عادة ما تنشأ عن طريق أخذ العينات على فترات منتظمة من الزمن. ولكن هذه ليست الطريقة الوحيدة التي يمكن أخذ العينات. الطريقة الثانية الأكثر شيوعا من أخذ العينات على فترات متساوية في الفضاء. على سبيل المثال، تخيل أخذ قراءات في وقت واحد من مجموعة من أجهزة الاستشعار سلالة شنت على الزيادات سنتيمتر واحد على طول الجناح طائرة. العديد من المجالات الأخرى ممكنة ولكن الزمان والمكان هما الأكثر شيوعا. عندما ترى المجال الزمني المدى في دسب، تذكر أنه قد يشير في الواقع إلى عينات مأخوذة مع مرور الوقت، أو قد يكون إشارة عامة إلى أي مجال أخذ العينات. كما هو مبين في الشكل 14-1، كل خطية مرشح لديه استجابة النبض. استجابة خطوة واستجابة تردد. يحتوي كل من هذه الردود على معلومات كاملة حول الفلتر، ولكن في شكل مختلف. إذا تم تحديد واحد من الثلاثة، والثابتين الأخرى ثابتة ويمكن حسابها مباشرة. كل هذه التمثيلات الثلاثة مهمة، لأنها تصف كيفية تفاعل المرشح في ظروف مختلفة. الطريقة الأكثر مباشرة لتنفيذ مرشح رقمي هو عن طريق حل إشارة الإدخال مع المرشحات الرقمية استجابة الاندفاع. ويمكن إجراء جميع المرشحات الخطية الممكنة بهذه الطريقة. (يجب أن يكون هذا واضحا، إذا لم يكن لديك خلفية لفهم هذا القسم على تصميم المرشح، حاول مراجعة القسم السابق على أساسيات دسب). عند استخدام الاستجابة النبضية بهذه الطريقة، يعطينا مصممي المرشحات اسما خاصا: نواة الفلتر. وهناك أيضا طريقة أخرى لجعل المرشحات الرقمية، ودعا التكرار. عندما يتم تنفيذ عامل تصفية عن طريق التفاف، وتحسب كل عينة في الإخراج عن طريق ترجيح العينات في المدخلات، وإضافتها معا. مرشحات التكرار هي امتداد لهذا، باستخدام القيم المحسوبة سابقا من الإخراج. إلى جانب نقاط من المدخلات. بدلا من استخدام نواة الفلتر، يتم تعريف الفلاتر العودية من خلال مجموعة من معاملات التكرار. وسوف تناقش هذه الطريقة بالتفصيل في الفصل 19. في الوقت الراهن، والنقطة المهمة هي أن جميع المرشحات الخطية لديها استجابة النبض، حتى لو كنت لا تستخدم لتنفيذ مرشح. للعثور على استجابة النبض للمرشح العودية، ببساطة تغذية في دفعة، ونرى ما يخرج. وتتألف الاستجابات النبضية للمرشحات العودية من الجيوب الأنفية التي تسوس أضعافا مضاعفة في الاتساع. من حيث المبدأ، وهذا يجعل استجاباتهم دفعة طويلة بلا حدود. ومع ذلك، فإن الاتساع ينخفض ​​في نهاية المطاف عن الضوضاء المستديرة للنظام، ويمكن تجاهل العينات المتبقية. وبسبب هذه الخاصية، تسمى الفلاتر العودية أيضا إنفينيت إمبولز ريسبونز أو المرشحات إير. وبالمقارنة، تسمى الفلاتر التي تتم بواسطة التوليف مرشحات الاستجابة النبضية المحددة أو مرشحات فير. وكما تعلمون، فإن الاستجابة النبضية هي ناتج نظام عندما يكون المدخل دافع. وبهذه الطريقة نفسها، تكون استجابة الخطوة هي الإخراج عندما يكون الإدخال خطوة (وتسمى أيضا حافة، واستجابة لحافة). وبما أن الخطوة هي جزء لا يتجزأ من الدافع، فإن استجابة الخطوة هي جزء لا يتجزأ من الاستجابة النبضية. وهذا يوفر طريقتين للعثور على استجابة الخطوة: (1) تغذية شكل الموجة خطوة في عامل التصفية ونرى ما يخرج، أو (2) دمج الاستجابة النبض. (أن يكون صحيحا رياضيا: يستخدم التكامل مع إشارات مستمرة، في حين يستخدم التكامل المنفصل، أي المبلغ الجاري، مع إشارات منفصلة). ويمكن العثور على استجابة التردد عن طريق أخذ دفت (باستخدام خوارزمية الاتحاد الفرنسي للتنس) من الاستجابة النبضية. وسيتم استعراض ذلك لاحقا في هذا الفصل. يمكن رسم استجابة التردد على محور عمودي خطي، كما هو الحال في (c)، أو على مقياس لوغاريتمي (ديسيبل)، كما هو مبين في (د). والمقياس الخطي هو الأفضل في عرض تموج وتمرير التمرير، في حين أن مقياس الديسيبل مطلوب لإظهار توهين النطاق الترددي. لا تذكر ديسيبل هنا استعراض سريع. A بيل (تكريما لألكسندر جراهام بيل) يعني أن يتم تغيير السلطة بعامل من عشرة. على سبيل المثال، الدائرة الإلكترونية التي لديها 3 بيلس من التضخيم تنتج إشارة الإخراج مع 10 مرات 10 مرات 10 1000 مرات قوة المدخلات. ديسيبل (ديسيبل) هو واحد من عشر بيل. ولذلك فإن قيم الديسيبل: -20dB، -10dB، 0dB، 10dB أمب 20dB، تعني نسب القدرة: 0.01، 0.1، 1، 10، أمب 100، على التوالي. وبعبارة أخرى، كل عشرة ديسيبل يعني أن القوة قد تغير بعامل من عشرة. هيريس الصيد: كنت عادة تريد العمل مع اتساع الإشارات. وليس قوتها. على سبيل المثال، تخيل مكبر للصوت مع 20dB من كسب. ويعني هذا، بحكم التعريف، أن القدرة في الإشارة قد زادت بمقدار 100. وبما أن الاتساع يتناسب مع الجذر التربيعي للقوة، فإن اتساع المخرجات هو 10 أضعاف اتساع المدخلات. في حين أن 20dB يعني عامل 100 في السلطة، فإنه يعني فقط عاملا من 10 في الاتساع. كل عشرين ديسيبل يعني أن السعة قد تغير بعامل من عشرة. وفي المعادلة: تستخدم المعادلات المذكورة أعلاه لوغاريتم القاعدة 10، إلا أن العديد من لغات الحاسوب لا توفر إلا وظيفة لوغاريتم القاعدة الأساسية (السجل الطبيعي أو السجل المكتوب e x أو لن x). ويمكن استخدام السجل الطبيعي بتعديل المعادلات المذكورة أعلاه: دب 4.342945 لوغ e (P 2 P 1) و دب 8.685890 لوغ e (A 2 A 1). وبما أن الديسيبل هي طريقة للتعبير عن النسبة بين إشارتين، فهي مثالية لوصف كسب النظام، أي النسبة بين المخرج وإشارة الدخل. ومع ذلك، يستخدم المهندسون أيضا الديسيبل لتحديد السعة (أو القدرة) لإشارة واحدة، من خلال الإشارة إلى بعض المعايير. فعلى سبيل المثال، يعني المصطلح دبف أن الإشارة يشار إليها بإشارة جذر متوسط ​​التربيع 1 فولت. وبالمثل، يشير دبم إلى إشارة مرجعية تنتج 1 ميغاواط في حمولة أوم 600 (حوالي 0.78 فولت رمز). إذا كنت لا تفهم أي شيء آخر عن الديسيبل، تذكر أمرين: أولا، -3dB يعني أن يتم تخفيض السعة إلى 0.707 (وبالتالي يتم تقليل الطاقة إلى 0.5). ثانيا، حفظ التحويلات التالية بين ديسيبل ونسب الاتساع: موفينغ متوسط ​​تصفية الوصف ذي موفينغايفيغفيلتر بتنفيذ مرشح تمرير المتوسط ​​المتحرك المنخفض. يعد موفينغايفيغفيلتر جزءا من وحدات المعالجة المسبقة. مثال على إشارة (الضوضاء العشوائية موجة جيبية) تصفيتها باستخدام مرشح المتوسط ​​المتحرك. والإشارة الحمراء هي ضوضاء الإشارة الأصلية، والإشارة الخضراء هي الإشارة التي تمت تصفيتها باستخدام مرشح متوسط ​​متحرك مع حجم نافذة 5، والإشارة الزرقاء هي الإشارة المصفاة باستخدام مرشح متوسط ​​متحرك مع حجم نافذة 20. موفينغافيراجفيلتر إكسامبلمياج 1. جبغ المزايا إن موفينغافيراجفيلتر جيد لإزالة كمية صغيرة من ضوضاء عالية التردد من إشارة N الأبعاد. العيوب العيب الرئيسي ل موفينغايفيغفيلتر هو أنه من أجل تصفية الضوضاء عالية التردد بشكل كبير، وحجم نافذة مرشح يجب أن تكون كبيرة. المشكلة مع وجود نافذة مرشح كبيرة هو أن هذا سوف يؤدي إلى الكمون كبير في أي إشارة تمر من خلال التصفية، والتي قد لا تكون مفيدة للتطبيقات في الوقت الحقيقي. إذا وجدت أن كنت في حاجة الى نافذة تصفية كبيرة لتصفية الضوضاء عالية التردد والكمون الناجم عن هذا الحجم نافذة ليست مناسبة لتطبيق في الوقت الحقيقي الخاص بك، ثم قد ترغب في محاولة إما مزدوجة نقل المتوسط ​​مرشح أو مرشح تمرير منخفض في حين أن. إكسامبل كود غرت موفينغايفيراجفيلتر مثال يوضح هذا المثال كيفية إنشاء واستخدام غرت موفينغايفيغفيلتر وحدة المعالجة المسبقة. يقوم موفينغايفيغفيلتر بتنفيذ مرشح متوسط ​​متحرك منخفض التمرير. في هذا المثال نقوم بإنشاء مثيل موفينغافيراجفيلتر واستخدام هذا لتصفية بعض البيانات وهمية، ولدت من موجة جيبية الضوضاء عشوائي. ثم يتم حفظ إشارة الاختبار والإشارات المصفاة إلى ملف (حتى تتمكن من رسم النتائج في ماتلاب، إكسل، الخ إذا لزم الأمر). يوضح هذا المثال كيفية القيام بما يلي: - إنشاء مثيل موفينغايفيغفيلتر جديد مع حجم نافذة محدد لإشارة 1 الأبعاد - تصفية بعض البيانات باستخدام موفينغايفيغفيلتر - حفظ إعدادات موفينغايفيراجفيلتر إلى ملف - تحميل إعدادات موفينغايفيغفيلتر من ملف تشمل كوتغرت. هكوت باستخدام مساحة الاسم غرت إنت مين 40 إنت أرجك. كونست شار أرجف 91 93 41 123 إنشاء مثيل جديد للمرشح المتوسط ​​المتحرك مع حجم نافذة 5 لإشارة الأبعاد 1 موفينغافيراج فيلتر فيلتر 40 5. 1 41 إنشاء ملف وفتحه لحفظ ملف ملف فستريم. فتح 40 كوتموفينغافيراجفيلترداتا. fstream. خارج 41 توليد بعض البيانات (ضجيج موجة جيبية) وتصفية ذلك مزدوج × 0 كونست إينت M 1000 عشوائية عشوائية لمدة 40 إينت i 0 ط ل م ط 41 123 مزدوجة إشارة الخطيئة 40 × 41 عشوائي. جيتراندومنومبيرونيفورم 40 - 0.2. 0.2 41 فلتر فلتردفالو مزدوج. مرشح 40 إشارة 41 ملف لتلت إشارة لتلت كوت t كوت لتلت فيلتردفالو لتل إندل x توبي مزدوج 40 M 41 10 125 إغلاق ملف الملف. كلوز 40 41 احفظ إعدادات الفلتر على فلتر ملف. سافيستينغستوفيل 40 كوتوفينغافيراجفيلترستينغس. ستيكوت 41 يمكننا ثم تحميل الإعدادات في وقت لاحق إذا لزم الأمر عامل التصفية. لوادستينغسفرومفيل 40 كوتيموفينغافيراج فيلترستينغستوكستوت 41 ريتورن إكسيتكسيس 125 موفينغافيراجيفلتر يعمل أيضا مع أي إشارة N الأبعاد: إنشاء مثيل جديد من موفينغايفيغفيلتر مع حجم نافذة 10 للإشارة 3 الأبعاد موفينغايفيراج فلتر الفلتر 40 10. 3 41 القيمة التي تريد تصفية ناقلات لوت مزدوج غ البيانات 40 3 41 البيانات 91 0 93 0. الحصول على قيمة من بيانات الاستشعار 91 1 93 0. الحصول على قيمة من بيانات الاستشعار 91 2 93 0. الحصول على قيمة من جهاز استشعار تصفية ناقلات إشارة لتر غ مزدوجة تصفيتها فلتر الفلو. فلتر 40 البيانات 41 كود أمب الموارد