Доод давтамжийн шүүлтүүрийг ойлгох
A доод давтамж дамжуулах шүүлтүүр (LPF) нь давтамжаар сонголт хийдэг дохио боловсруулах элемент бөгөөд чичиргээ сонгосон хязгаарлах давтамжаас доошхи бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэвтрүүлж, түүнээс дээшхи бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сулруулдаг. Чичиргээний хэмжилтэд чичиргээний шинжилгээ энэ нь анализаторын тусгаарлах боломжгүй гурван үүргийг гүйцэтгэдэг: алиасингээс хамгаалах (цифэр өгөгдөлд худал давтамж гарч ирэхээс сэргийлэх), шуугианыг бууруулах, судалгаанд зориулж доод давтамжийн мужийг тусгаарлах. Энэ нь өндөр давтамжийн шүүлтүүр-ийн толь мэт дүрс бөгөөд эдгээр хоёр нь бусад бүх дохиог шүүх -ийн барилгын блокууд юм.
Доод давтамжийн шүүлтүүрүүд нь чичиргээний хэмжилтийн багаж хэрэгслүүдэд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг шүүлтүүрүүд юм. Цифржүүлэх систем бүрт шаардлагатай алиасингээс хамгаалах шүүлтүүр болгон хөрвүүлэгчийн урд байрладаг бөгөөд ижил үүргийг өгөгдлийг гөлгөржүүлэх, өндөр давтамжийн шуугианыг зайлуулах, доод давтамжийн үзэгдлүүдэд төвлөрөх зорилгоор шинжилгээний хэрэгсэл болгон санал болгодог. Тиймээс тэдгээр нь дохиог хэрхэн хэлбэржүүлдгийг ойлгох нь спектр -ийг итгэхэд чухал юм.
1. Шүүлтүүрийн шинж чанарууд
Хязгаарлах давтамж (fc)
- Тодорхойлолт: шүүлтүүрийн хариу үйлдэл −3 dB буюу дамжуулах мужийн далайцын 70.7%-д хүртэл буурсан давтамж.
- fc (дамжуулах муж): давтамжууд хамгийн бага сулралттайгаар дамжина.
- fc (зоогүйцэх муж): давтамжууд аажмаар суларна.
- Шилжилтийн муж: fc -ийн орчимд сулралт тогтмол нэмэгддэг муж.
Шүүлтүүрийн эрэмбэ болон бууралт
Шүүлтүүрийн эрэмбэ нь дамжуулах мужаас зоогүйцэх муж руу хэр хурдан шилжихийг тодорхойлдог:
- 1-р эрэмбэ: 6 dB/октав (20 dB/арван дахин) — аажмаар буурах.
- 2-р эрэмбэ: 12 dB/октав (40 dB/арван дахин) — дунд зэрэг.
- 4-р эрэмбэ: 24 dB/октав (80 dB/арван дахин) — огтлох.
- 8-р эрэмбэ: 48 dB/октав (160 dB/арван дахин) — маш огтлох.
- Өндөр эрэмбэ: илүү огтлох шилжилт, зоогүйцэх мужийг илүү сайн няцаах боловч фазын шилжилт ихсэх, түр зуурын хариу үйлдэл уртсах зардалтай.
Шүүлтүүрийн хариу үйлдлийн төрлүүд
Ижил хязгаарлах давтамж, эрэмбийг өөр өөр математик хэлбэрээр биелүүлж болно, тус бүр нь тэгш байдал, огтлох чанар, фазын зан үйлийг солилцдог:
- Баттерворт: хэлбэлзэлгүй хамгийн тэгш дамжуулах муж.
- Чебышев: илүү огтлох хязгаарлах давтамж, дамжуулах мужид хэлбэлзлийг зөвшөөрдөг.
- Бессель: шугаман фаз буюу дохионы хэлбэрийн хамгийн бага гажуудал — цаг хугацааны долгионы хэлбэр -ийн хэлбэр чухал үед зөв сонголт.
- Эллиптик: дамжуулах болон зоогүйцэх мужууд хоёуланг нь хэлбэлзэлтэй хамгийн огтлох шилжилт.
2. Үндсэн хэрэглээ
Алиасингээс хамгаалах (хамгийн чухал)
Энэ нь цифржүүлэгч ямар ч тохиолдолд орхих боломжгүй үүрэг юм. Үүнгүйгээр Найквистийн хязгаараас дээш давтамжууд буцаж нугалагдаж худал оргилууд болж гарч ирдэг — давтамжийн хуулбарлалт.
- Зорилго: Найквистийн давтамжаас (дээж авах хурдны тал хэсэг) дээш давтамжуудыг хаах.
- Шаардлага: энэ нь өмнө -ийн үйлчлэх ёстой — програм хангамж нь алиасыг дараа нь устгах боломжгүй.
- Типик хязгаарлах давтамж: 0.4–0.8 × (дээж авах хурд / 2).
- Хурц чанар: сайн алиасингээс хамгаалахын тулд ихэвчлэн 8-р эрэмбэ эсвэл түүнээс дээш.
- Анхааралгүй хандахын үр дагавар: хүрэлцээгүй алиасингээс хамгаалах нь бодит гэмтлийг дуурайх худал спектрийн оргилуудыг үүсгэдэг.
Чичиргээний шуугиан багасгах
- Өндөр давтамжийн цахилгаан шуугианыг зайлуулна.
- Мэдрэгчийн кабелийн шуугианыг шүүнэ.
- Өгөгдлийг гөлгөржүүлнэ хандлага.
- Анхаарал тавьж буй доод давтамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дохио-дуу чимээний харьцааг сайжруулна.
Давтамжийн мужийг хязгаарлах
- Шинжилгээг анхаарал тавьж буй давтамжийн мужид төвлөрүүлнэ.
- Жишээ: бага хурдны тоног төхөөрөмжийн 0–100 Hz шинжилгээ.
- Хэрэггүй өндөр давтамжийн агуулгыг арилгана.
- Өгөгдөл боловсруулах, хадгалах шаардлагыг бууруулна.
Интегралчлалд бэлтгэх
- Интегралчлалаас өмнө хэрэглэнэ интегралчлах хурдатгал руу хурд.
- Маш өндөр давтамжуудыг арилгана — интегралчлал өөрөө өсгөж болох дуу чимээ.
- Типик хязгаарлах давтамж: хэрэглээгээс хамааран 1000–5000 Hz.
- Хяналтгүй интегралчлалд түгээмэл тохиолддог дуу чимээний өсөлтийг сэргийлнэ.
3. Хязгаарлах давтамжийг сонгох
Алиасингээс сэргийлэх хэрэглээ
- Дүрэм: fc = 0.4 × дээж авах хурд (хатуу) -аас 0.8 × дээж авах хурд (идэвхтэй).
- Жишээ: 10 kHz дээж авах хурд нь fc = 4000 Hz өгнө.
- Шалгуур: Нюикийн давтамж дээр 60 dB-ээс илүү зогсоох мужийн намсгалт.
Шинжилгээний хэрэглээ
- f-ийг тохируулнаc анхаарал тавьж буй хамгийн өндөр давтамжаас арай дээш.
- Доод давтамжийн шинжилгээний хувьд (0–200 Hz): fc = 200–300 Hz.
- Хувьд тэнцвэргүйдэл зөвхөн (1× бүрэлдэхүүн хэсэг): fc = 5–10× ажлын хурд.
- Шүүлтүүрийн шилжилтийн мужийн тулд заавал зай үлдээ.
Чичиргээний шуугиан багасгах
- Спектрээс дуу чимээний давтамжийн мужийг тодорхойл.
- f-ийг тохируулнаc дохионы давтамжуудыг нэвтрүүлэхийн зэрэгцээ дуу чимээний давтамжуудыг хориглох.
- Дуу чимээг арилгах, дохиог хадгалахын хооронд тэнцвэржүүл.
4. Хэмжилтэд үзүүлэх нөлөө
Давтамжийн муж
- Нэвтрүүлэх муж: амплитудын өөрчлөлт багатай, ихэвчлэн 0.5 dB-ээс бага.
- Зогсоох муж: хүчтэй намсгалт, 40–80 dB эсвэл түүнээс илүү.
- Ерөнхий түвшин: шүүлтүүр нь чухал өндөр давтамжийн агуулга байсан тохиолдолд ерөнхий чичиргээний уншилтыг бууруулна.
Цаг хугацааны муж
- Өндөр давтамжийн хэлбэлзлүүдийг арилгаснаар долгионы хэлбэр жигдэрнэ.
- Хурц ирмэгүүд, цохилтууд тойрог хэлбэртэй болно.
- Шилжилтийн хариу үйлдэл (шүүлтүүрийн чичиргээ) нь долгионы хэлбэрт нөлөөлж болно.
- Фазын гажуудал нь долгионы хэлбэрийг тайлбарлахад нөлөөлж болно.
Давтамжийн муж
- Спектр нь хязгаарлах давтамжаас дээш буурсан амплитудуудыг харуулна.
- Өндөр давтамжийн оргилууд багасна эсвэл арилна.
- Дуу чимээ өндөр давтамжтай байсан тохиолдолд дуу чимээний суурь түвшин буурна.
5. Түгээмэл асуудал ба шийдэл
Хангалтгүй алиасингээс сэргийлэх
- Шинж тэмдэг: спектрийн худал доод давтамжийн оргилууд.
- Шалтгаан: Нюикийн давтамжаас доош буцаж нэвтрэх өндөр давтамжууд.
- Шийдэл: илүү хурц шүүлтүүр ашиглах, дээж авах хурдыг нэмэгдүүлэх, шүүлтүүр бодитой ажиллаж байгаа эсэхийг шалгах.
Гүйдлийн хязгаар хэт бага
- Шинж тэмдэг: бодит өндөр давтамжийн дохионууд намсгагдана.
- Жишээ: холхивчийн гэмтлийн давтамжууд хэт идэвхтэй LPF-ээр буурах.
- Шийдэл: хязгаарлах давтамжийг нэмэгдүүлэх эсвэл илүү зөөлөн шүүлтүүрийн налууг ашиглах.
Шүүлтүүрийн гажуудал
- Цуурайшилт: хурц шүүлтүүрийн хязгаарлалтаас үүдэлтэй цаг хугацааны муж дахь хэлбэлзлүүд.
- Фазын гажуудал: фазын шилжилтээс үүдэлтэй долгионы хэлбэрийн өөрчлөлтүүд.
- Шийдэл: фазын шугаман чанар чухал үүрэгтэй гол долгионы хэлбэрийн хэрэглээнд Бесселийн шүүлтүүр ашиглах.
6. Нөхөж буй шүүлтүүрүүд
Доод давтамжийн vs. Дээд давтамжийн
- Доод давтамжийн: доод давтамжийг дамжуулж, дээд давтамжийг хаадаг.
- Дээд давтамжийн шүүлтүүр: дээд давтамжийг дамжуулж, доод давтамжийг хаадаг.
- Нэмэлт: давтамжийн бүсийн шүүлтүүр үүсгэхийн тулд хамтдаа ашиглагдана.
Давтамжийн мужийн шүүлтүүр
- Дээд давтамжийн болон доод давтамжийн шатлалуудын хослол.
- Үр дүнд үүссэн давтамжийн дамжуулагч шүүлтүүр зөвхөн тодорхойлсон бүсийн доторх давтамжуудыг дамжуулна.
- Энэ нь тухайн бүсийн доод болон дээд хэсгийн агуулгыг үл тоомсорлоно.
- Энэ бол envelope analysisийн урд хэсэг бөгөөд энд холхивчийн бүтцийн резонансын бүсийг демодуляци хийхээс өмнө тусгаарлана.
7. Ажлын байран дээр доод давтамжийн шүүлтүүр хаана байрладаг вэ
Цифр ажлын багаж дээр доод давтамжийн шүүлтүүр ихэвчлэн харагдахгүй — энэ нь өгөгдөл цуглуулах гинжин хэлхээний дотор чимээгүйгээр анти-алиасингийн ажиллагаагаа гүйцэтгэдэг — гэхдээ энэ нь хэмжилтийн бүх утгын найдвартай байдлыг баталгаажуулдаг. Balanset-1A давтамжийн хязгаарыг тодорхойлж акселерометр канал бүрийг дээжлэхээс өмнө FFT тэнцвэржүүлэлт болон оношлогооны тулд тооцоолдог нь ажиллах мужид нь алиаслагдсан оргилуудаас чөлөөтэй байна. Спектр цэвэр байхад анализатор 1× амплитуд ба фаз роторыг тэнцвэржүүлэхэд шаардлагатай 1× үлдэгдэл тэнцвэргүйдэл давтамжийг илрүүлж, жинхэнэ
доод давтамжийн шүүлтүүрүүд нь чичиргээ хэмжих системийн суурь бүрэлдэхүүн хэсгүүд бөгөөд анти-алиасингийн хамгаалалтаас эхлэн дуу чимээ багасгах, давтамжийн мужийг сонгох зэрэг чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэдгээрийн ажиллагааг ойлгох, хязгаарлах давтамжийг зөв сонгох, хэмжигдэж буй дохионд үзүүлэх нөлөөг нь үнэлэх нь нарийвчлалтай шинжилгээ хийх, цифр өгөгдөл цуглуулах явцад хэмжилтийн гажуудлыг зайлсхийхэд чухал ач холбогдолтой.
