Tôi có bảng thu thập dữ liệu (Bộ xử lý tín hiệu số A / D +) và tôi muốn kiểm tra xem bộ lọc thông cao kỹ thuật số (được triển khai trong DSP) ở tần số cắt cực thấp (0,05Hz) có thực sự hoạt động không.

Nếu đây là tần số tôi có thể tạo bằng bộ tạo tín hiệu thì có thể dễ dàng kiểm tra, nhưng 0,05Hz quá thấp và tôi không thể tạo được. Làm thế nào để các kỹ sư kiểm tra loại bộ lọc này?

Tôi đoán nó phụ thuộc vào một số yếu tố, trong số các yếu tố khác, thứ tự của bộ lọc, nhưng bạn có một vài khả năng:

1. Tìm một bộ tạo tín hiệu đến đó. Đây là khá rẻ tiền ngày nay.
2. Tin vào toán học. Đây là một bộ lọc kỹ thuật số và do đó nó có tỷ lệ lấy mẫu. Nếu bạn có thể tăng tốc độ lấy mẫu lên hai bậc độ lớn, bạn sẽ có một bộ lọc với mức cắt 5Hz, dễ đo hơn nhiều. Tương tự, nếu yếu tố giới hạn trở thành ADC, bạn có thể cách ly nó khỏi bộ lọc và cung cấp dữ liệu kỹ thuật số nhân tạo.
3. Sử dụng một phản ứng bước (nhiều tín hiệu băng rộng sẽ làm). Tính toán đáp ứng bước của bộ lọc mong muốn của bạn và so sánh với kết quả. Hoặc, cách khác, tính toán đáp ứng tần số bằng FFT của đáp ứng bước.

Chúng tôi sử dụng biến thể của 3 thay thế trong một số thiết lập thử nghiệm của mình, không phải vì chúng tôi không thể tạo ra các dạng sóng chậm cần thiết, mà bởi vì việc cắt <0,01Hz của các bộ lọc tương tự của chúng tôi sẽ mất quá nhiều thời gian để mô tả nếu chúng tôi đã thử ngay cả quét tần số thô . Điều này giúp giảm thời gian thử nghiệm từ hơn một giờ xuống chỉ còn vài phút.

Tôi sẽ sử dụng trình tạo chức năng Agilent của mình, giảm xuống 1 $\mu$ Hz, một mẫu 33522A khá không đáng chú ý (và lỗi thời). Rigol DG4102 của tôi, tôi nghĩ, tương tự có độ phân giải 1 $\mu$ Hz và chi phí ít hơn.

Thật không may, bạn không thể có được mức thấp đó với các mô-đun DDS giá rẻ (ví dụ: AD9850) vì từ điều chỉnh chỉ có 32 bit và xung nhịp thường là 125 MHz, vì vậy độ phân giải 0,03Hz. Tôi cho rằng nó sẽ cung cấp cho bạn một vài điểm dữ liệu (0,0291 / 0,0582 / 0,0873 Hz)

Bạn cũng có thể cung cấp cho nó một bước và xem phản hồi của miền thời gian.

Tùy chọn 1: Kiểm tra trên PC.

Nếu mã DSP của bạn được viết bằng C, thì bạn có thể thiết lập khai thác thử nghiệm trong GCC hoặc Visual Studio. Bạn biết tốc độ mẫu cho mã DSP của mình, vì vậy hãy sử dụng Excel để tạo tệp CSV đầu vào thử nghiệm và khai thác thử nghiệm của bạn kết xuất đầu ra tệp CSV mà bạn có thể kiểm tra.

Tùy chọn 2: Kiểm tra trên DSP với giao diện PC.

Nếu mã DSP của bạn phải chạy trên DSP, bạn vẫn có thể sử dụng PC để kiểm tra. Thiết lập khai thác thử nghiệm trên DSP nhận giá trị từ PC, chạy một bước của bộ lọc DSP và sau đó báo cáo đầu ra bộ lọc cho bước đó trở lại PC (sử dụng USB, RS-232 hoặc TCP / IP tùy thuộc vào cách bạn kết nối với DSP). Bạn cũng sẽ cần một bộ kiểm tra phía PC để gửi và nhận các giá trị đó. Một lần nữa, bạn có thể thiết lập tệp CSV đầu vào thử nghiệm trên PC, chuyển các mẫu liên tiếp vào mã bộ lọc và kết xuất đầu ra tệp CSV mà bạn có thể kiểm tra.

Cho cả hai...

Nếu bạn đang lọc ở 0,05Hz, nhiều khả năng tốc độ mẫu của bạn cũng sẽ khá chậm. Sử dụng khai thác thử nghiệm sẽ cho phép bạn chạy các thử nghiệm này nhanh hơn thời gian thực, điều này sẽ giúp quá trình thử nghiệm của bạn hiệu quả hơn.

Nếu bạn cũng có bộ chuyển đổi D / A trong hệ thống DSP, bạn có thể tạo tín hiệu tần số cực thấp này trong phần mềm để đưa nó trở lại đầu vào A / D của bạn. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng Thẻ D / A hoặc Bộ chuyển đổi USB để tạo tín hiệu. Một ví dụ về các thiết bị như vậy sẽ là LabJack nhưng còn nhiều thứ khác với giá / cap capit khác nhau ngoài kia. Một khả năng khác là sử dụng bộ điều khiển vi mô + DAC giá rẻ như Raspberry Pi hoặc Arduino

Nếu đây là tần số tôi có thể tạo bằng bộ tạo tín hiệu thì có thể dễ dàng kiểm tra, nhưng 0,05Hz quá thấp và tôi không thể tạo được. Làm thế nào để các kỹ sư kiểm tra loại bộ lọc này?

Có ba cách tốt để kiểm tra phản hồi của bộ lọc, một là hàm delta dirac (hàm xung hoặc xung ngắn), cách còn lại là đầu vào bước và cách cuối cùng là quét tần số.

Với các công cụ tôi sử dụng các thí nghiệm có thể kéo dài từ vài tuần đến vài tháng, một số hệ thống vật lý của chúng tôi có phản hồi trong phạm vi ngày. Cách tốt nhất để kiểm tra các hệ thống \ bộ lọc này là sử dụng đầu vào bước, sau đó đo hằng số thời gian. Nếu bạn nhớ hằng số thời gian cho đầu vào điện áp là:

Ở đâu $\tau=RC$

Nguồn: http://mit6002.blogspot.com/2011/05/1011-pool-rc-circuit-step-input.html

(pic có nguồn hiện tại có điện trở song song tương đương với nguồn điện áp có điện trở nối tiếp)

Bạn có thể có thể tạo ra tín hiệu 50 mHz có thể chấp nhận được bằng tay bằng cách sử dụng chiết áp và đồng hồ đeo tay.

Hoặc, tính toán đáp ứng bước dự kiến của bộ lọc của bạn. Cung cấp cho phần cứng của bạn một bước đầu vào bằng cách lật một công tắc. Vẽ sơ đồ đầu ra trong hơn một phút hoặc lâu hơn (nếu cơ sở thời gian dao động của bạn sẽ không đi chậm như vậy, hãy quay video vạn năng và ghi lại các bài đọc mỗi giây). So sánh phản ứng bước đo với những gì bạn dự đoán. Nếu chúng khớp (đủ gần, chiếm tỷ lệ không chính xác của ADC / DAC / thời gian) thì bộ lọc của bạn đang hoạt động như thiết kế.