Filter Express VI Especifica os seguintes tipos de filtros para usar: lowpass, highpass, bandpass, striptop ou suavização. O padrão é Lowpass. Contém as seguintes opções: Freqüência de corte (Hz) 8212 Especifica a freqüência de corte do filtro. Esta opção está disponível somente quando você seleciona Lowpass ou Highpass no menu suspenso Tipo de filtragem. O padrão é 100. Baixa freqüência de corte (Hz) 8212 Especifica a baixa freqüência de corte do filtro. A baixa freqüência de corte (Hz) deve ser inferior à alta freqüência de corte (Hz) e observar o critério de Nyquist. O padrão é 100. Esta opção está disponível somente quando você seleciona Bandpass ou Bandstop no menu suspenso Tipo de filtragem. Alta freqüência de corte (Hz) 8212 Especifica a alta freqüência de corte do filtro. A alta freqüência de corte (Hz) deve ser maior que a baixa freqüência de corte (Hz) e observar o critério de Nyquist. O padrão é 400. Esta opção está disponível somente quando você seleciona Bandpass ou Bandstop no menu suspenso Tipo de filtragem. Filtro de resposta de impulso finito (FIR) 8212Creado um filtro FIR. Que depende apenas das entradas atuais e passadas. Como o filtro não depende das saídas passadas, a resposta ao impulso decai para zero em uma quantidade limitada de tempo. Como os filtros FIR retornam uma resposta de fase linear, use filtros FIR para aplicativos que requerem respostas de fase linear. Torneiras 8212 Especifica o número total de coeficientes de FIR, que deve ser maior que zero. O padrão é 29. Esta opção está disponível somente quando você seleciona a opção de filtro de resposta de impulso finito (FIR). Aumentar o valor de Taps faz com que a transição entre o passband e o stopband se torne mais íngreme. No entanto, à medida que o valor de Taps aumenta, a velocidade de processamento torna-se mais lenta. Filtro infinito de resposta ao impulso (IIR) 8212Creado um filtro IIR que é um filtro digital com respostas de impulso que, teoricamente, podem ter duração ou duração infinitas. Topologia 8212Determina o tipo de projeto do filtro. Você pode criar um projeto de filtro Butterworth, Chebyshev, Inverse Chebyshev, Elliptic ou Bessel. Esta opção está disponível somente quando você seleciona a opção de filtro de resposta de impulso infinito (IIR). O padrão é Butterworth. Ordem 8212Order do filtro IIR, que deve ser maior que zero. Esta opção está disponível somente quando você seleciona a opção de filtro de resposta de impulso infinito (IIR). O padrão é 3. Aumentar o valor da Ordem faz com que a transição entre a banda passante e a faixa de parada se torne mais íngreme. No entanto, à medida que o valor da Ordem aumenta, a velocidade de processamento torna-se mais lenta e o número de pontos distorcidos no início do sinal aumenta. Métodos de migração direta de média 8212 para a frente (FIR). Esta opção está disponível somente quando você seleciona Suavização no menu suspenso Tipo de filtragem. Rectangular 8212 Especifica que todas as amostras na janela da média móvel são ponderadas igualmente no cálculo de cada amostra de saída suavizada. Esta opção está disponível somente quando você seleciona Suavização no menu suspenso Tipo de filtragem e na opção Mover média. Triangular 8212 Especifica que a janela de ponderação em movimento aplicada às amostras é triangular com o pico centrado no meio da janela, descendo de forma simétrica em ambos os lados da amostra central. Esta opção está disponível somente quando você seleciona Suavização no menu suspenso Tipo de filtragem e na opção Mover média. Meia largura da média móvel 8212 Especifica a metade da largura da janela da média móvel em amostras. O padrão é 1. Para uma meia largura da média móvel de M, a largura total da janela de média móvel é N 1 amostras de 2M. Portanto, a largura total N é sempre um número ímpar de amostras. Esta opção está disponível somente quando você seleciona Suavização no menu suspenso Tipo de filtragem e na opção Mover média. Exponencial 8212Istrói os coeficientes IIR de primeiro orden. Esta opção está disponível somente quando você seleciona Suavização no menu suspenso Tipo de filtragem. Constante de tempo da média exponencial 8212 Especifica a constante de tempo do filtro de ponderação exponencial em segundos. O padrão é 0.001. Esta opção está disponível somente quando você seleciona Suavização no menu suspenso Tipo de filtragem e na opção Exponencial. Exibe o sinal de entrada. Se você transmitir dados para o Express VI e executá-lo, o sinal de entrada exibe dados reais. Se você fechar e reabrir o Express VI, o Sinal de Entrada exibe dados de amostra até que você execute o Express VI novamente. Exibe uma pré-visualização da medição. O gráfico de Exibição de resultados indica o valor da medida selecionada com uma linha pontilhada. Se você transmitir dados para o Express VI e executar o VI, a Visualização de resultados exibe dados reais. Se você fechar e reabrir o Express VI, a Visualização do resultado exibe os dados da amostra até que você execute novamente o VI. Se os valores da frequência de corte forem inválidos, a Visualização do resultado não exibirá dados válidos. Contém as seguintes opções: Nota: Alterar as opções na seção Modo de Visualização não afeta o comportamento do VI Filtro Express. Use as opções do modo de exibição para visualizar o que o filtro faz para o sinal. O LabVIEW não guarda essas opções quando você fecha a caixa de diálogo de configuração. Sinais 8212 Exibe a resposta do filtro como sinais reais. Mostrar como espectro 8212 Especifica se deseja exibir os sinais reais da resposta do filtro como um espectro de freqüência ou deixar a exibição como uma exibição baseada no tempo. A exibição de freqüência é útil para ver como o filtro afeta os vários componentes de freqüência do sinal. O padrão é exibir a resposta do filtro como uma exibição baseada no tempo. Esta opção está disponível somente quando você seleciona a opção Sinais. Função de transferência 8212 Exibe a resposta do filtro como uma função de transferência. Contém as seguintes opções: Magnitude em dB 8212Presenta a resposta de magnitude do filtro em decibéis. Frequência no log 8212Presenta a resposta de freqüência do filtro em uma escala logarítmica. Exibe a resposta de magnitude do filtro. Esta exibição está disponível somente quando você configura o modo Exibir para a função Transferir. Exibe a resposta de fase do filtro. Esta exibição está disponível somente quando você configura o Modo de Visualização para a função de Transferência. Média de Movimento de Cálculo Este VI calcula e exibe a média móvel, usando um número pré-selecionado. Primeiro, o VI inicializa dois registros de deslocamento. O registro de deslocamento superior é inicializado com um elemento e, continuamente, adiciona o valor anterior com o novo valor. Este registro de deslocamento mantém o total das últimas x medições. Depois de dividir os resultados da função de adicionar com o valor pré-selecionado, o VI calcula o valor médio móvel. O registro de deslocamento inferior contém uma matriz com a dimensão Média. Este registro de deslocamento mantém todos os valores da medida. A função de substituição substitui o novo valor após cada loop. Este VI é muito eficiente e rápido porque usa a função de elemento de substituição dentro do loop while e ele inicializa a matriz antes de entrar no loop. Este VI foi criado no LabVIEW 6.1. Bookmark amp ShareUpdated 12 de março de 2013 O que é RC Filtering e Exponential Averaging e como eles diferem A resposta para a segunda parte da questão é que eles são o mesmo processo Se alguém vem de um fundo eletrônico, então RC Filtering (ou RC Smoothing) é A expressão usual. Por outro lado, uma abordagem baseada em estatísticas de séries temporais tem o nome de Exponential Averaging, ou para usar o nome completo, Promessa ponderada exponencial média. Isso também é conhecido como EWMA ou EMA. Uma vantagem chave do método é a simplicidade da fórmula para calcular a próxima saída. Demora uma fração da saída anterior e uma menos esta fração vezes a entrada atual. Algebraicamente no momento k, a saída suavizada y k é dada por Como mostrado mais adiante, esta fórmula simples enfatiza eventos recentes, suaviza as variações de alta freqüência e revela tendências de longo prazo. Observe que existem duas formas da equação de média exponencial, a acima e uma variante. Ambos estão corretos. Veja as notas no final do artigo para obter mais detalhes. Nesta discussão, usaremos apenas a equação (1). A fórmula acima é às vezes escrita de forma mais limitada. Como esta fórmula é derivada e qual é a sua interpretação Um ponto-chave é como selecionamos. Examinar essa maneira simples é considerar um filtro passa-baixo RC. Agora, um filtro passa-baixo RC é simplesmente uma resistência série R e um capacitor paralelo C conforme ilustrado abaixo. A equação da série de tempo para este circuito é O produto RC tem unidades de tempo e é conhecido como constante de tempo, T. Para o circuito. Suponhamos que representamos a equação acima em sua forma digital para uma série de tempo que tenha dados dados cada h segundos. Nós temos exatamente a mesma forma que a equação anterior. Comparando os dois relacionamentos por um que temos, o que reduz ao relacionamento muito simples. Daí a escolha de N é guiada pela constante de tempo que escolhemos. Agora, a equação (1) pode ser reconhecida como um filtro passa-baixa e a constante de tempo tipifica o comportamento do filtro. Para ver o significado da Constante de Tempo, precisamos olhar para a característica de freqüência desse filtro RC de passagem baixa. Em sua forma geral, esta é Expressar em módulo e forma de fase onde temos o ângulo de fase. A freqüência é chamada de freqüência de corte nominal. Fisicamente, pode-se mostrar que, a essa freqüência, a potência no sinal foi reduzida pela metade e a amplitude é reduzida pelo fator. Em termos de dB, esta frequência é onde a amplitude foi reduzida em 3dB. Claramente, à medida que a constante de tempo T aumenta, então a freqüência de corte reduz e aplicamos mais alisamento aos dados, ou seja, eliminamos as freqüências mais altas. É importante notar que a resposta de freqüência é expressa em radians por segundo. Isso é um fator envolvido. Por exemplo, escolher uma constante de tempo de 5 segundos dá uma freqüência de corte efetiva de. Um uso popular do alisamento de RC é simular a ação de um medidor, como é usado em um medidor de nível de som. Estes geralmente são tipificados por sua constante de tempo, como 1 segundo para tipos S e 0,125 segundos para tipos F. Para estes 2 casos, as freqüências de corte efetivas são 0,16 Hz e 1,27 Hz, respectivamente. Na verdade, não é a constante de tempo que geralmente desejamos selecionar, mas os períodos que desejamos incluir. Suponhamos que tenhamos um sinal onde desejamos incluir recursos com um segundo período de P. Agora, um período P é uma freqüência. Poderíamos então escolher uma constante de tempo T dada por. No entanto, sabemos que perdemos cerca de 30 da saída (-3dB) em. Assim, escolher uma constante de tempo que corresponde exatamente às periodicidades que desejamos manter não é o melhor esquema. Geralmente, é melhor escolher uma freqüência de corte ligeiramente maior, digamos. A constante de tempo é então que, em termos práticos, é semelhante. Isso reduz a perda para cerca de 15 nesta periodicidade. Portanto, em termos práticos, reter eventos com periodicidade ou maior, escolha uma constante de tempo de. Isso incluirá os efeitos das periodicidades de baixo para baixo. Por exemplo, se desejamos incluir os efeitos de eventos que aconteçam com digamos um período de 8 segundos (0.125Hz), então escolha uma constante de tempo de 0,8 segundos. Isso dá uma freqüência de corte de aproximadamente 0,2 Hz para que nosso período de 8 segundos esteja bem na faixa de passagem principal do filtro. Se estivéssemos amostragem dos dados em 20 timessecond (h 0.05), então o valor de N é (0.80.05) 16 e. Isso dá uma visão sobre como configurar. Basicamente, para uma taxa de amostragem conhecida tipifica o período de média e seleciona quais flutuações de alta freqüência serão ignoradas. Ao olhar para a expansão do algoritmo, podemos ver que ele favorece os valores mais recentes, e também porque é referido como ponderação exponencial. Nós substituímos por y k-1 dá Repita este processo várias vezes leva a Porque está no intervalo então claramente os termos à direita tornam-se menores e se comportam como uma exponencial em decomposição. Essa é a saída atual é tendenciosa em relação aos eventos mais recentes, mas quanto maior, nós escolhemos T, então, o menor preconceito. Em resumo, vemos que a fórmula simples enfatiza eventos recentes suaviza eventos de alta freqüência (período curto) revela tendências de longo prazo Apêndice 1 8211 Formas alternativas da equação Cuidado Há duas formas da equação de média exponencial que aparecem na literatura. Ambos são corretos e equivalentes. A primeira forma, como mostrado acima, é (A1) O formulário alternativo é 8230 (A2) Observe o uso na primeira equação e na segunda equação. Em ambas as equações e são valores entre zero e unidade. Anteriormente, foi definido como Agora escolhendo para definir. Portanto, a forma alternativa da equação de média exponencial é, em termos físicos, significa que a escolha da forma uma usa depende de como alguém quer pensar em tomar como a equação da fração retroativa (A1) ou Como a fração da equação de entrada (A2). A primeira forma é um pouco menos pesada ao mostrar a relação de filtro RC e leva a uma compreensão mais simples em termos de filtro. Analista principal de processamento de sinal da Prosig. Dr. Colin Mercer anteriormente era o Institute of Sound and Vibration Research (ISVR), da Universidade de Southampton, onde fundou o Data Analysis Center. Ele então passou a encontrar a Prosig em 1977. Colin se aposentou como Analista Principal de Processamento de Sinais em Prosig em dezembro de 2016. Ele é um engenheiro fretado e um membro da British Computer Society. Eu acho que você deseja mudar o 8216p8217 para o símbolo para pi. Marco, obrigado por apontar isso. Eu acho que este é um dos nossos artigos mais antigos que foi transferido de um documento antigo de processamento de texto. Obviamente, o editor (eu) não conseguiu detectar que o pi não havia sido transcritos corretamente. Isso será corrigido em breve. É uma boa explicação do artigo sobre a média exponencial. Creio que há um erro na fórmula para T. Ele deve ser T h (N-1), não T (N-1) h. Mike, obrigado por detectar isso. Acabei de verificar a nota técnica original do Dr. Mercer8217 em nosso arquivo e parece que houve erro ao transferir as equações para o blog. Vamos corrigir a publicação. Obrigado por nos informar. Obrigado, obrigado, obrigado. Você pode ler 100 textos DSP sem encontrar nada dizendo que um filtro de média exponencial é o equivalente a um filtro R-C. Hmm, você tem a equação para um filtro EMA correto, não é Yk aXk (1-a) Yk-1 em vez de Yk aYk-1 (1-a) Xk Alan, ambas as formas da equação aparecem na literatura, e Ambos os formulários estão corretos, como vou mostrar abaixo. O ponto que você faz é importante porque usar a forma alternativa significa que a relação física com um filtro RC é menos aparente, além disso, a interpretação do significado de um mostrado no artigo não é apropriada para o formulário alternativo. Primeiro, mostre que ambos os formulários estão corretos. A forma da equação que eu usei é e a forma alternativa que aparece em muitos textos é Nota no acima, usei latex 1latex na primeira equação e latex 2latex na segunda equação. A igualdade de ambas as formas da equação é mostrada matematicamente abaixo, tomando passos simples de cada vez. O que não é o mesmo é o valor usado para látex latex em cada equação. Em ambas as formas latex latex é um valor entre zero e unidade. Primeira equação de reescrita (1) substituindo latex 1latex por latex latex. Isso dá latexyk y (1 - beta) xklatex 8230 (1A) Agora defina latexbeta (1 - 2) látex e também temos latex 2 (1 - beta) látex. Substituindo estes na equação (1A) dá latexyk (1 - 2) y 2xklatex 8230 (1B) E, finalmente, reorganizar dá Esta equação é idêntica à forma alternativa dada na equação (2). Coloque mais látex de latex 2 (1 - 1). Em termos físicos, significa que a escolha da forma uma usa depende de como se quer pensar em tomar latexalphalatex como a equação da fração retrocessora (1) ou como a fração da equação de entrada (2). Como mencionado acima, usei o primeiro formulário, uma vez que é um pouco menos pesado ao mostrar a relação de filtro RC e leva a uma compreensão mais simples em termos de filtro. No entanto, omitir o acima é, na minha opinião, uma deficiência no artigo, já que outras pessoas podem fazer uma inferência incorreta, então uma versão revisada aparecerá em breve. Sempre me perguntei sobre isso, obrigado por descrevê-lo tão claramente. Eu acho que outro motivo para a primeira formulação é agradável é o mapa alfa para 8216smoothness8217: uma escolha maior de alfa significa uma saída 8216 mais suave8217. Michael Obrigado pela observação 8211 Eu adicionarei ao artigo algo nessas linhas, pois sempre me parece melhor relacionar-me com os aspectos físicos. Dr. Mercer, excelente artigo, obrigado. Eu tenho uma pergunta sobre a constante de tempo quando usado com um detector rms como em um medidor de nível de som que você se refere no artigo. Se eu usar suas equações para modelar um filtro exponencial com Constante de Tempo 125ms e usar um sinal de passo de entrada, eu realmente recebo uma saída que, após 125ms, é 63.2 do valor final. No entanto, se eu quadrado o sinal de entrada e coloque isso através do filtro, vejo que preciso dobrar a constante de tempo para que o sinal atinja 63,2 de seu valor final em 125ms. Você pode me informar se isso é esperado? Muito Obrigado. Ian Ian, se você marcar um sinal como uma onda senoidal, basicamente, você está dobrando a freqüência de sua fundamental, além de apresentar muitas outras freqüências. Como a freqüência foi efetivamente dobrada, está sendo 8216 reduzida8217 por uma quantidade maior pelo filtro passa-baixa. Em conseqüência, leva mais tempo para atingir a mesma amplitude. A operação de quadratura é uma operação não linear, então eu não acho que sempre dobrará precisamente em todos os casos, mas tenderá a dobrar se tivermos uma baixa freqüência dominante. Observe também que o diferencial de um sinal quadrado é o dobro do diferencial do sinal 8220un-squared8221. Eu suspeito que você esteja tentando obter uma forma de alisamento quadrático médio, que é perfeitamente bom e válido. Pode ser melhor aplicar o filtro e depois quadrado, como você conhece o ponto de corte efetivo. Mas se tudo o que você tiver é o sinal ao quadrado, então, usando um fator de 2 para modificar seu valor alfa do filtro, você irá retornar à freqüência de corte original, ou colocando um pouco mais simples, defina sua freqüência de corte duas vezes o original. Obrigado pela sua resposta, Dr. Mercer. Minha pergunta estava realmente tentando entender o que realmente é feito em um detector de rms de um medidor de nível sonoro. Se a constante de tempo estiver definida para 8216fast8217 (125ms), teria pensado que, intuitivamente, você esperaria um sinal de entrada sinusoide para produzir uma saída de 63,2 de seu valor final após 125ms, mas como o sinal está sendo quadrado antes de chegar ao 8216mean8217 Detecção, na verdade, levará duas vezes o tempo que você explicou. O objetivo principal do artigo é mostrar a equivalência da filtragem RC e da média exponencial. Se estamos discutindo o tempo de integração equivalente a um verdadeiro integrador retangular, você está correto que há um fator de dois envolvidos. Basicamente, se possuímos um verdadeiro integrador retangular que se integra aos segundos de Ti, o tempo do integerador RC equivalente para alcançar o mesmo resultado é 2RC segundos. Ti é diferente do RC 8216time constant8217 T que é RC. Assim, se tivermos uma constante de tempo 8216Fast8217 de 125 ms, isso é RC 125 ms, então isso é equivalente a um verdadeiro tempo de integração de 250 ms. Obrigado pelo artigo, foi muito útil. Existem alguns trabalhos recentes em neurociência que usam uma combinação de filtros EMA (EMA de janela curta com espaço largo EMA 8211) como um filtro passa-banda para análise de sinal em tempo real. Eu gostaria de aplicá-los, mas estou lutando com os tamanhos de janela que diferentes grupos de pesquisa usaram e sua correspondência com a freqüência de corte. Let8217s dizem que eu quero manter todas as freqüências abaixo de 0.5Hz (aprox) e que adquiro 10 amostras em segundo lugar. Isso significa que fp 0.5Hz P 2s T P100.2 h 1fs0.1 O anterior, o tamanho da janela que eu deveria usar deveria ser N3. Este raciocínio correto Antes de responder a sua pergunta, devo comentar sobre o uso de dois filtros de passagem alta para formar um filtro de passagem de banda. Presumivelmente, eles funcionam como dois fluxos separados, então um resultado é o conteúdo de látex latexf para metade da taxa de amostragem e o outro é o conteúdo do latex latexf para metade da taxa de amostragem. Se tudo o que está sendo feito é a diferença nos níveis quadrados médios como indicar o poder na banda do latex latexf para latexf latex, então pode ser razoável se as duas freqüências de corte estiverem suficientemente distantes, mas espero que as pessoas que usam essa técnica Estão tentando simular um filtro de banda mais estreito. Na minha opinião, isso não seria confiável para um trabalho sério e seria motivo de preocupação. Apenas para referência, um filtro de passagem de banda é uma combinação de um filtro de passagem alta de baixa freqüência para remover as baixas freqüências e um filtro passa-baixa de alta freqüência para remover as altas freqüências. Há, naturalmente, uma forma de passagem baixa de um filtro RC e, portanto, um EMA correspondente. Talvez, embora o meu julgamento seja excessivo, sem saber todos os fatos. Então, você poderia me enviar algumas referências aos estudos que você mencionou, para que eu possa criticar conforme apropriado. Talvez estejam usando um passe baixo, bem como um filtro passa-alto. Agora, voltando-se para a sua pergunta real sobre como determinar N para uma determinada freqüência de corte do alvo, acho melhor usar a equação básica T (N-1) h. A discussão sobre os períodos teve como objetivo dar às pessoas a sensação do que estava acontecendo. Então, veja a derivação abaixo. Nós temos o latexT latexT (N-1) hlatex e látex latexT12 onde latexfclatex é a freqüência de corte nocional e h é o tempo entre as amostras, Claramente latexh 1 latex, onde latexfslatex é a taxa de amostragem em samplessec. A reorganização de T (N-1) h em uma forma adequada para incluir a freqüência de corte, latexfclatex e a taxa de amostragem, latexfslatex, é mostrada abaixo. Então, use latexfc 0.5Hzlatex e latexfs 10latex samplessec para que latex (fcfs) 0.05latex Dê Assim, o valor inteiro mais próximo é 4. Reorganizando o acima, temos Assim com N4 temos latexfc 0.5307 Hzlatex. O uso de N3 dá um latexfclatex de 0,318 Hz. Note com N1 que temos uma cópia completa sem filtragem.
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