Tại sao mẫu ở một tần số nhất định chỉ để giảm mẫu ngay lập tức?

Tôi xin lỗi nếu câu hỏi này không được đặt ra. Tôi đang đọc một bài báo tuyên bố như sau:

Các vectơ từ kế được lấy mẫu ở tần số 100 Hz. Bộ dò tìm và lấy mẫu các vectơ xuống 10 Hz để loại bỏ nhiễu tín hiệu và giảm tính toán cần thiết để xử lý trực tiếp trên smartwatch.

Câu hỏi của tôi là: nếu họ muốn tần số lấy mẫu là 10Hz, tại sao ban đầu họ không chỉ lấy mẫu ở tần số 10Hz?

nếu họ muốn tần số lấy mẫu là 10Hz, tại sao ban đầu họ không chỉ lấy mẫu ở tần số 10Hz?

Để tránh răng cưa , tín hiệu phải được lọc thấp trước khi lấy mẫu. Không có tần số trên Fs / 2 trong tín hiệu tương tự (hoặc, thực tế, chúng phải được suy giảm đủ để bị chôn vùi trong nhiễu hoặc đến mức đủ thấp để đáp ứng các thông số kỹ thuật bạn muốn).

Nếu bạn lấy mẫu ở Fs = 10Hz và muốn thu được tín hiệu 4Hz, bộ lọc của bạn sẽ cần cho chúng đi qua, nhưng cung cấp suy giảm mạnh trên 5Hz, do đó, nó sẽ cần một chức năng truyền phẳng trong băng thông, sau đó giảm xuống dốc sau tần số cắt.

Các bộ lọc bậc cao này rất khó và tốn kém để thực hiện trong miền tương tự, nhưng rất đơn giản để thực hiện trong miền kỹ thuật số. Bộ lọc kỹ thuật số cũng rất chính xác, tần số cắt không phụ thuộc vào dung sai của tụ điện chẳng hạn.

Do đó, rẻ hơn rất nhiều khi sử dụng đường thông thấp tương tự bậc thấp, vượt quá một hệ số lớn, sau đó sử dụng bộ lọc kỹ thuật số sắc nét để giảm mẫu cho tỷ lệ mẫu cuối cùng mà bạn thực sự muốn.

Phần cứng kỹ thuật số tương tự cũng có thể được sử dụng cho một số kênh. Ở tần số lấy mẫu thấp này, yêu cầu về năng lượng tính toán rất thấp và một bộ vi điều khiển hiện đại sẽ dễ dàng thực hiện nhiều kênh lọc kỹ thuật số với giá rất rẻ.

Bạn đã đề cập đến từ kế. Điều này mở rộng phạm vi một chút.

Từ kế cho những người không quen đo từ thông và tạo ra điện áp / tín hiệu đầu ra tỷ lệ theo từ thông.

Có khả năng bạn cũng sẽ phát hiện ra một lượng "năng lượng điện" không mong muốn, do năng lượng từ tính bức xạ từ bất kỳ dây cáp điện nào xung quanh.

Trên thực tế, việc lấy mẫu trực tiếp ở mức 10hz với sự hiện diện của 50hz có thể khiến bạn phát điên, vì bạn có thể không chính xác là 10hz, và bạn sẽ thấy những gì trông giống như một sự thay đổi DC chậm lên xuống trong vài giây.

100hz trở nên quan trọng trong việc giúp loại bỏ tín hiệu không mong muốn này khỏi những gì bạn thực sự muốn thấy. Điều này là điển hình cho những nơi tìm thấy 50hz, ở Mỹ là 60hz.

Nếu bạn đang sử dụng từ kế ở một số quốc gia, 100hz / 10hz không hoạt động tốt; bạn có thể tìm thấy một mô hình khác nhau cho các thị trường này.

Các câu trả lời về khử răng cưa / lọc vv vẫn đúng; đây chỉ là cụ thể hơn cho trường hợp sử dụng của bạn.

Họ không ngay lập tức xuống mẫu. Họ "lọc và xuống mẫu". Có lẽ bộ lọc là một thông thấp giúp loại bỏ các bí danh có thể xảy ra trong tín hiệu được ghép xuống. Việc lọc cũng có thể giảm nhiễu bằng cách sử dụng thông tin từ một vài trong số 100 mẫu Sp để góp phần xác định từng giá trị mẫu trong tín hiệu decimated (10 Sps).

Có nhiều trường hợp các nguồn nhiễu nhanh (so với tín hiệu) có thể ảnh hưởng đến số đọc. Một ví dụ khác là một photodiode có các phép đo chậm. Nó có thể dễ dàng nhận được ánh sáng nhấp nháy 50/60/100 / 120Hz của các nguồn sáng phổ biến phụ thuộc vào vị trí của bạn, và thậm chí có thể sẽ nhận được ánh sáng nhấp nháy LED / huỳnh quang tần số cao.

Trong một số trường hợp, bạn có thể sử dụng bộ lọc thông thấp cho đầu vào, nhưng việc tối ưu hóa bộ lọc trong phần mềm thường đơn giản hơn (ví dụ đơn giản là quá mẫu và trung bình một số n mẫu, trong đó n có thể định cấu hình người dùng).

Giảm tốc độ lấy mẫu không (nhất thiết) (tuyến tính) làm tăng thời gian xử lý, do đó về cơ bản bạn đang chụp nhanh tín hiệu đầu vào. Trong thực tế trong MCP3002 chẳng hạn, thời gian xử lý dựa trên tốc độ xung nhịp SPI, có thể được đặt vì các lý do khác và hoàn toàn không dựa trên tốc độ lấy mẫu (điều này có nghĩa là: thiết bị không biết về tốc độ lấy mẫu, thực tế là nó được yêu cầu lấy mẫu, nhưng số liệu bảng dữ liệu sử dụng tốc độ xung nhịp được đặt từ tốc độ lấy mẫu). Nếu hiệu suất thiết bị được đặt theo tốc độ đồng hồ và tốc độ xung nhịp tối thiểu cao hơn mức bạn muốn cho hiệu suất, bạn cũng có thể đọc nhanh hơn và trung bình là rẻ.

Quá trình lấy mẫu giúp giảm bớt bộ lọc răng cưa và phản ứng nhất thời, với SAR ADC, trong khi tính trung bình bằng cách giảm số thập phân sẽ giảm nhiễu bằng các mẫu n gốc trong phần mềm. Nếu một IDC AD tích hợp không có hiệu lực, nó có thể được thực hiện trong một bước.