Labview Mobile Moyenne Filtre

Filter Express VI Spécifie les types de filtres à utiliser: lowpass, highpass, bandpass, bandoutage ou lissage. La valeur par défaut est Lowpass. Contient les options suivantes: Fréquence de coupure (Hz) 8212 Spécifie la fréquence de coupure du filtre. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez Lowpass ou Highpass dans le menu déroulant Type de filtrage. La valeur par défaut est 100. Fréquence de coupure basse (Hz) 8212 Spécifie la fréquence de coupure basse du filtre. La fréquence de coupure basse (Hz) doit être inférieure à la fréquence de coupure élevée (Hz) et respecter le critère de Nyquist. La valeur par défaut est 100. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez Bandpass ou Bandstop dans le menu déroulant Type de filtrage. Fréquence de coupure élevée (Hz) 8212 Spécifie la fréquence de coupure élevée du filtre. La fréquence de coupure élevée (Hz) doit être supérieure à la fréquence de coupure basse (Hz) et respecter le critère de Nyquist. La valeur par défaut est 400. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez Bandpass ou Bandstop dans le menu déroulant Type de filtrage. Filtre à réponse impulsionnelle finie (FIR) 8212Créate un filtre FIR. Qui ne dépend que des entrées actuelles et passées. Etant donné que le filtre ne dépend pas de sorties passées, la réponse impulsionnelle décroît à zéro dans un temps fini. Comme les filtres FIR renvoient une réponse en phase linéaire, utilisez des filtres FIR pour des applications nécessitant des réponses en phase linéaire. Taps 8212 Spécifie le nombre total de coefficients FIR qui doivent être supérieurs à zéro. La valeur par défaut est 29. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez l'option Filtre de réponse impulsionnelle finie (FIR). En augmentant la valeur de Taps, la transition entre la bande passante et la bande stop devient plus forte. Cependant, à mesure que la valeur de Taps augmente, la vitesse de traitement devient plus lente. Filtre à réponse impulsionnelle infinie (IIR) 8212Créé un filtre IIR qui est un filtre numérique avec des réponses impulsionnelles qui peuvent théoriquement être infinies en longueur ou en durée. Topologie 8212Définit le type de conception du filtre. Vous pouvez créer soit un Butterworth, Chebyshev, Inverse Chebyshev, Elliptic, ou Bessel filtre design. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez l'option Filtre de réponse impulsionnelle infinie (IIR). La valeur par défaut est Butterworth. Ordre 8212L'ordre du filtre IIR, qui doit être supérieur à zéro. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez l'option Filtre de réponse impulsionnelle infinie (IIR). La valeur par défaut est 3. En augmentant la valeur de l'ordre, la transition entre la bande passante et la bande d'arrêt devient plus forte. Cependant, à mesure que la valeur de l'ordre augmente, la vitesse de traitement devient plus lente et le nombre de points déformés au début du signal augmente. Moyenne mobile 8212Yields seulement (FIR) coefficients. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez Lissage dans le menu déroulant Type de filtrage. Rectangulaire 8212 Spécifie que tous les échantillons dans la fenêtre de moyenne mobile sont pondérés également dans le calcul de chaque échantillon de sortie lissé. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez Lissage dans le menu déroulant Type de filtrage et l'option Moyenne mobile. Triangulaire 8212Spécifie que la fenêtre de pondération mobile appliquée aux échantillons est triangulaire avec le pic centré au milieu de la fenêtre, descendant symétriquement des deux côtés de l'échantillon central. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez Lissage dans le menu déroulant Type de filtrage et l'option Moyenne mobile. Demi-largeur de la moyenne mobile 8212 Spécifie la demi-largeur de la fenêtre de moyenne mobile dans les échantillons. La valeur par défaut est 1. Pour une demi-largeur de moyenne mobile de M, la largeur totale de la fenêtre de moyenne mobile est N 1 2M échantillons. Par conséquent, toute la largeur N est toujours un nombre impair d'échantillons. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez Lissage dans le menu déroulant Type de filtrage et l'option Moyenne mobile. Exponentiel 8212Effets des coefficients IIR de premier ordre. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez Lissage dans le menu déroulant Type de filtrage. Constante de temps de la moyenne exponentielle 8212 Spécifie la constante de temps du filtre de pondération exponentielle en secondes. La valeur par défaut est 0.001. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez Lissage dans le menu déroulant Type de filtrage et l'option Exponentielle. Affiche le signal d'entrée. Si vous transmettez des données au VI Express et l'exécutez, Input Signal affiche des données réelles. Si vous fermez et rouvrez le VI Express, le Signal d'entrée affiche des données d'exemple jusqu'à ce que vous exécutiez à nouveau le VI Express. Affiche un aperçu de la mesure. Le graphique Aperçu des résultats indique la valeur de la mesure sélectionnée avec une ligne en pointillés. Si vous connectez des données au VI Express et exécutez le VI, l'aperçu des résultats affiche des données réelles. Si vous fermez et rouvrez le VI Express, l'Aperçu des résultats affiche des exemples de données jusqu'à ce que vous exécutiez de nouveau le VI. Si les valeurs de fréquence de coupure ne sont pas valides, l'Aperçu des résultats n'indique pas de données valides. Contient les options suivantes: Remarque: La modification des options dans la section Mode d'affichage n'affecte pas le comportement du VI Filter Express. Utilisez les options Mode de visualisation pour visualiser ce que le filtre fait pour le signal. LabVIEW n'enregistre pas ces options lorsque vous fermez la boîte de dialogue de configuration. Signaux 8212 Affiche la réponse du filtre en tant que signaux réels. Afficher en tant que spectre 8212 Spécifie s'il faut afficher les signaux réels de la réponse du filtre en tant que spectre de fréquences ou laisser l'affichage comme un affichage basé sur le temps. L'affichage de fréquence est utile pour voir comment le filtre affecte les différentes composantes de fréquence du signal. La valeur par défaut est d'afficher la réponse du filtre comme un affichage basé sur le temps. Cette option n'est disponible que lorsque vous sélectionnez l'option Signaux. Fonction de transfert 8212 Affiche la réponse du filtre en tant que fonction de transfert. Contient les options suivantes: Magnitude en dB 8212Présente la réponse de magnitude du filtre en décibels. Fréquence dans log 8212Présente la réponse en fréquence du filtre sur une échelle logarithmique. Affiche la réponse en amplitude du filtre. Cet affichage n'est disponible que lorsque vous réglez le mode d'affichage sur la fonction Transfert. Affiche la réponse de phase du filtre. Cet affichage n'est disponible que lorsque vous réglez le mode de visualisation sur la fonction de transfert. Calcul de la moyenne mobile Ce calcul calcule et affiche la moyenne mobile à l'aide d'un nombre présélectionné. Tout d'abord, le VI initialise deux registres à décalage. Le registre à décalage supérieur est initialisé avec un élément, puis ajoute continuellement la valeur précédente avec la nouvelle valeur. Ce registre à décalage conserve le total des dernières mesures x. Après avoir divisé les résultats de la fonction d'ajout avec la valeur présélectionnée, le VI calcule la valeur moyenne mobile. Le registre à décalage inférieur contient un tableau de dimension moyenne. Ce registre à décalage conserve toutes les valeurs de la mesure. La fonction de remplacement remplace la nouvelle valeur après chaque boucle. Ce VI est très efficace et rapide car il utilise la fonction replace element dans la boucle while et il initialise le tableau avant qu'il entre dans la boucle. Ce VI a été créé dans LabVIEW 6.1. Le filtre RC (ou RC Smoothing) est le résultat d'un processus de filtrage RC (ou RC Smoothing). L'expression habituelle. D'autre part, une approche basée sur des séries chronologiques a le nom de Moyenne exponentielle, ou utiliser le nom complet Moyenne mobile exponentielle exponentielle. C'est également connu sous le nom EWMA ou EMA. Un avantage clé de la méthode est la simplicité de la formule pour calculer la sortie suivante. Il prend une fraction de la sortie précédente et un moins cette fraction fois l'entrée actuelle. Algebraiquement au temps k la sortie lissée y k est donnée par. Comme montré plus loin cette formule simple met l'accent sur les événements récents, lisse les variations de haute fréquence et révèle les tendances à long terme. Notez qu'il ya deux formes de l'équation de la moyenne exponentielle, l'une ci-dessus et une variante Les deux sont corrects. Voir les notes à la fin de l'article pour plus de détails. Dans cette discussion, nous n'utiliserons que l'équation (1). La formule ci-dessus est parfois écrite de façon plus limitée. Comment est dérivée cette formule et quelle est son interprétation Un point clé est comment choisir. Pour regarder dans ce moyen simple est d'envisager un filtre passe-bas RC. Maintenant, un filtre passe-bas RC est simplement une résistance série R et un condensateur parallèle C comme illustré ci-dessous. L'équation de la série temporelle pour ce circuit est Le produit RC a des unités de temps et est connu comme la constante de temps, T. Pour le circuit. Supposons que nous représentons l'équation ci-dessus sous sa forme numérique pour une série chronologique qui a des données prises toutes les secondes h. Nous avons C'est exactement la même forme que l'équation précédente. En comparant les deux relations pour a, nous avons qui se réduit à la relation très simple. Par conséquent, le choix de N est guidé par la constante de temps que nous avons choisie. Maintenant, l'équation (1) peut être reconnue comme un filtre passe-bas et la constante de temps caractérise le comportement du filtre. Pour voir l'importance de la constante de temps, nous devons examiner la caractéristique de fréquence de ce filtre RC passe-bas. Dans sa forme générale c'est l'expression en module et la forme de phase nous avons où l'angle de phase est. La fréquence est appelée fréquence de coupure nominale. Physiquement, on peut montrer qu'à cette fréquence, la puissance dans le signal a été réduite de moitié et l'amplitude est réduite par le facteur. En dB, cette fréquence est celle où l'amplitude a été réduite de 3dB. De toute évidence, à mesure que la constante de temps T augmente, la fréquence de coupure diminue et nous appliquons plus de lissage aux données, c'est-à-dire que nous éliminons les fréquences plus élevées. Il est important de noter que la réponse en fréquence est exprimée en radiansecondes. C'est là un facteur de participation. Par exemple, en choisissant une constante de temps de 5 secondes, on obtient une fréquence de coupure effective de. Une utilisation populaire de lissage RC est de simuler l'action d'un mètre tel que utilisé dans un sonomètre. Ceux-ci sont généralement caractérisés par leur constante de temps comme 1 seconde pour les types S et 0,125 secondes pour les types F. Pour ces 2 cas, les fréquences de coupure efficaces sont respectivement de 0,16 Hz et 1,27 Hz. En fait, ce n'est pas la constante de temps que nous souhaitons habituellement choisir, mais les périodes que nous souhaitons inclure. Supposons que nous ayons un signal où nous souhaitons inclure des caractéristiques avec une P seconde période. Or, une période P est une fréquence. On pourrait alors choisir une constante de temps T donnée par. Cependant nous savons que nous avons perdu environ 30 de la sortie (-3dB) à. Ainsi, choisir une constante de temps qui correspond exactement aux périodicités que nous souhaitons conserver n'est pas le meilleur schéma. Il est généralement préférable de choisir une fréquence de coupure légèrement plus élevée, disons. La constante de temps est donc, en pratique, semblable à. Cela réduit la perte à environ 15 à cette périodicité. Ainsi, en termes pratiques pour conserver des événements avec une périodicité égale ou supérieure, choisissez une constante de temps de. Cela inclura les effets des périodicités de vers le bas à environ. Par exemple, si nous voulons inclure les effets des événements avec une période de 8 secondes (0,125 Hz), choisissez une constante de temps de 0,8 seconde. Cela donne une fréquence de coupure d'environ 0,2 Hz de sorte que notre période de 8 secondes soit bien dans la bande passante principale du filtre. Si nous échantillonnions les données à 20 secondes secondes (h 0,05) alors la valeur de N est (0,80.05) 16 et. Cela donne un aperçu de la façon de définir. Fondamentalement, pour un taux d'échantillonnage connu, il caractérise la période de moyenne et sélectionne les fluctuations de haute fréquence qui seront ignorées. En examinant l'expansion de l'algorithme, nous pouvons voir qu'elle favorise les valeurs les plus récentes, et aussi pourquoi elle est appelée pondération exponentielle. Nous avons Substituer y k-1 donne Répéter ce processus plusieurs fois conduit à Parce que dans la gamme alors clairement les termes à droite deviennent plus petits et se comportent comme une exponentielle en décomposition. C'est la sortie actuelle est biaisée vers les événements les plus récents, mais plus nous choisissons T alors le moins de biais. En résumé, nous voyons que la formule simple met l'accent sur des événements récents qui lissent les événements à haute fréquence (courte période) révèle des tendances à long terme. Précaution Il existe deux formes de l'équation de la moyenne exponentielle qui apparaissent dans la littérature. Les deux sont corrects et équivalents. La première forme comme montré ci-dessus est (A1) La forme alternative est 8230 (A2) Notez l'utilisation de dans la première équation et dans la deuxième équation. Dans les deux équations et sont des valeurs comprises entre zéro et unité. En termes physiques, cela signifie que le choix de la forme que l'on utilise dépend de la façon dont on veut penser soit en prenant comme équation de la fraction de feed back (A1) ou Comme la fraction de l'équation d'entrée (A2). La première forme est légèrement moins lourde en montrant la relation de filtre RC, et conduit à une compréhension plus simple en termes de filtre. Analyste en chef du traitement du signal à Prosig Le Dr Colin Mercer était auparavant à l'Institut de recherche sonore et vibratoire (ISVR) de l'Université de Southampton où il a fondé le Centre d'analyse des données. Il est ensuite allé à la fondation de Prosig en 1977. Colin a pris sa retraite en tant qu'analyste de traitement du signal à Prosig en décembre 2016. Il est ingénieur agréé et membre de la British Computer Society. Je pense que vous voulez changer le 8216p8217 au symbole de pi. Marco, je vous remercie de l'avoir souligné. Je pense que c'est l'un de nos anciens articles qui a été transféré d'un ancien document de traitement de texte. De toute évidence, l'éditeur (moi) n'a pas remarqué que le pi n'avait pas été transcrit correctement. Il sera corrigé sous peu. Il y a une erreur dans la formule de T. Il devrait être T h (N-1), et non T (N-1) h. Mike, merci de l'avoir repéré. Je viens de revenir à la note technique originale du Dr Mercer8217s dans nos archives et il semble qu'il y ait eu erreur lors du transfert des équations vers le blog. Nous corrigeons le message. Merci de nous avoir fait savoir Merci Merci merci. Vous pouvez lire 100 textes DSP sans trouver quoi que ce soit disant qu'un filtre exponentiel moyennage est l'équivalent d'un filtre R-C. Hmm, avez-vous l'équation pour un filtre EMA correct n'est-ce pas Yk aXk (1-a) Yk-1 plutôt que Yk aYk-1 (1-a) Xk Alan, Les deux formes de l'équation apparaissent dans la littérature et Les deux formes sont correctes comme je le montrerai ci-dessous. Le point que vous faites est important parce que l'utilisation de la forme alternative signifie que la relation physique avec un filtre RC est moins apparente, d'ailleurs l'interprétation de la signification d'un montré dans l'article n'est pas approprié pour la forme alternative. Commençons par montrer que les deux formes sont correctes. La forme de l'équation que j'ai utilisée est et la forme alternative qui apparaît dans beaucoup de textes est Note dans le précédent J'ai utilisé latex 1latex dans la première équation et latex 2latex dans la deuxième équation. L'égalité des deux formes de l'équation est représentée mathématiquement ci-dessous en prenant des mesures simples à la fois. Ce qui n'est pas la même est la valeur utilisée pour le latex de latex dans chaque équation. Dans les deux formes latex latex est une valeur entre zéro et l'unité. Première équation de réécriture (1) remplaçant latex 1latex par latex latex. On définit maintenant le latex latexbeta (1 - 2) et nous avons donc aussi le latex 2 (1 - bêta) latex. En remplaçant ceux-ci par l'équation (1A), on donne latexyk (1 - 2) y 2xklatex 8230 (1B) et enfin la réorganisation donne. Cette équation est identique à la forme alternative donnée dans l'équation (2). Mettez plus simplement latex 2 (1 - 1) de latex. En termes physiques, cela signifie que le choix de la forme que l'on utilise dépend de la façon dont on veut penser à prendre soit le latexalphalatex comme l'équation de la fraction de feed back (1), soit la fraction de l'équation d'entrée (2). Comme mentionné ci-dessus, j'ai utilisé la première forme car elle est légèrement moins encombrante en montrant la relation de filtre RC, et conduit à une compréhension plus simple en termes de filtre. Toutefois, l'omission de ce qui précède est, à mon avis, une lacune dans l'article que d'autres personnes pourraient faire une inférence incorrecte de sorte qu'une version révisée apparaîtra bientôt. Je me suis toujours demandé à ce sujet, merci de le décrire si clairement. Je pense qu'une autre raison la première formulation est agréable est des cartes alpha à 8216smoothness8217: un choix plus élevé d'alpha signifie une sortie 8216more smooth8217. Michael Merci pour l'observation 8211 Je vais ajouter à l'article quelque chose sur ces lignes, car il est toujours mieux à mon avis de se rapporter à des aspects physiques. Dr Mercer, excellent article, merci. J'ai une question concernant la constante de temps lorsqu'elle est utilisée avec un détecteur rms comme dans un sonomètre auquel vous faites référence dans l'article. Si j'utilise vos équations pour modéliser un filtre exponentiel avec la constante de temps 125ms et utiliser un signal d'étape d'entrée, je reçois une sortie qui, après 125ms, est 63.2 de la valeur finale. Cependant, si je carré le signal d'entrée et de mettre cela à travers le filtre, alors je vois que j'ai besoin de doubler la constante de temps afin que le signal d'atteindre 63,2 de sa valeur finale en 125ms. Pouvez-vous me faire savoir si cela est prévu. Merci beaucoup. Ian Ian, Si vous carré un signal comme une onde sinusoïdale, puis essentiellement vous doublent la fréquence de sa fondamentale ainsi que l'introduction de nombreuses autres fréquences. Parce que la fréquence a en effet été doublée alors elle est réduite de 8217 par une plus grande quantité par le filtre passe-bas. En conséquence, il faut plus de temps pour atteindre la même amplitude. L'opération de quadrature est une opération non linéaire, donc je ne pense pas qu'elle doublera toujours exactement dans tous les cas, mais elle aura tendance à doubler si nous avons une basse fréquence dominante. Notez également que la différence d'un signal carré est deux fois la différence du signal 8220un-squared8221. Je soupçonne que vous pourriez essayer d'obtenir une forme de lissage carré moyen, ce qui est parfaitement bien et valide. Il pourrait être préférable d'appliquer le filtre et ensuite carré comme vous le savez la coupure efficace. Mais si tout ce que vous avez est le signal au carré, puis en utilisant un facteur de 2 pour modifier votre filtre alpha va approximativement vous ramener à la fréquence de coupure d'origine, ou de le mettre un peu plus simple de définir votre fréquence de coupure à deux fois l'original. Merci pour votre réponse Dr Mercer. Ma question était vraiment essayer d'obtenir ce qui est réellement fait dans un détecteur rms d'un sonomètre. Si la constante de temps est définie pour 8216fast8217 (125 ms), j'aurais pensé que, intuitivement, vous attendriez un signal d'entrée sinusoïdal pour produire une sortie de 63,2 de sa valeur finale après 125ms, mais puisque le signal est au carré avant d'arriver au 8216mean8217 Détection, il prendra réellement deux fois plus longtemps que vous avez expliqué. Le principal objectif de l'article est de montrer l'équivalence du filtrage RC et de la moyenne exponentielle. Si nous discutons le temps d'intégration équivalent à un véritable intégrateur rectangulaire, alors vous avez raison de dire qu'il ya un facteur de deux impliqués. Fondamentalement, si nous avons un véritable intégrateur rectangulaire qui intègre pour Ti secondes le temps équivalent RC integator pour obtenir le même résultat est de 2RC secondes. Ti est différente de la constante RC 8216 constante 8217 T qui est RC. Donc, si nous avons une constante de temps 8216Fast8217 de 125 msec, c'est-à-dire RC 125 msec alors qui est équivalent à un véritable temps d'intégration de 250 msec Merci pour l'article, il a été très utile. Il ya quelques articles récents en neuroscience qui utilisent une combinaison de filtres EMA (court-fenêtré EMA 8211 à longue fenêtre EMA) comme un filtre passe-bande pour l'analyse du signal en temps réel. Je voudrais les appliquer, mais je suis aux prises avec les tailles de fenêtre différents groupes de recherche ont utilisé et sa correspondance avec la fréquence de coupure. Let8217s dire que je veux garder toutes les fréquences inférieures à 0,5Hz (environ) et que j'achète 10 échantillons seconde. Cela signifie que fp 0.5Hz P 2s T P100.2 h 1fs0.1 Par conséquent, la taille de fenêtre I devrait être utiliser devrait être N3. Ce raisonnement est-il correct? Avant de répondre à votre question, je dois commenter l'utilisation de deux filtres passe-haut pour former un filtre passe-bande. On peut supposer qu'ils fonctionnent comme deux flux séparés, de sorte qu'un résultat est le contenu du latex de latex à la moitié de la fréquence d'échantillonnage et l'autre est le contenu de latex de latex à la moitié de la fréquence d'échantillonnage. Si tout ce qui est fait est la différence dans les niveaux carrés moyens comme indiquant la puissance dans la bande du latex latex au latex latex, alors il peut être raisonnable si les deux fréquences coupées sont suffisamment éloignées mais je m'attends à ce que les personnes utilisant cette technique Tentent de simuler un filtre de bande plus étroite. À mon avis, cela ne serait pas fiable pour un travail sérieux et serait une source de préoccupation. Juste à titre de référence, un filtre passe-bande est une combinaison d'un filtre passe-haut à basse fréquence pour supprimer les basses fréquences et un filtre passe-bas haute fréquence pour supprimer les hautes fréquences. Il ya bien sûr une forme passe-bas d'un filtre RC, et donc une EMA correspondante. Peut-être bien que mon jugement est overcritical sans connaître tous les faits Pourriez-vous s'il vous plaît me faire parvenir des références aux études que vous avez mentionné afin que je puisse critiquer comme approprié. Peut-être qu'ils utilisent un passe-bas ainsi que d'un filtre passe-haut. Maintenant, en tournant à votre question réelle sur la façon de déterminer N pour une fréquence de coupure cible donnée, je pense qu'il est préférable d'utiliser l'équation de base T (N-1) h. La discussion sur les périodes visait à donner aux gens une idée de ce qui se passait. Alors s'il vous plaît voir la dérivation ci-dessous. Nous avons les relations latexT (N-1) hlatex et latexT12 latex où latexfclatex est la fréquence de coupure théorique et h est le temps entre les échantillons, clairement latexh 1 latex où latexfslatex est la fréquence d'échantillonnage en échantillons. Le réarrangement de T (N-1) h dans une forme appropriée pour inclure la fréquence de coupure, latexfclatex et la vitesse d'échantillonnage, latexfslatex, est montré ci-dessous. Ainsi en utilisant latexfc 0.5Hzlatex et latexfs 10latex samplessec de sorte que le latex (fcfs) 0.05latex donne donc la valeur entière la plus proche est 4. Re-arrangement de ce qui précède nous avons donc avec N4 nous avons latexfc 0.5307 Hzlatex. L'utilisation de N3 donne un latexfclatex de 0,318 Hz. Notez avec N1 que nous avons une copie complète sans filtrage.