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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Abtasttheorem, Daten wertlos?


Autor: Sascha W. (bucky2k)
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Hi,

folgende Situation: Ein Kraftsignal wurde mit vorgeschaltetem 
Butterworth 2-Pol Antialiasing Filter 300Hz aufgenommen und mit 1 kHz 
abgetastet. Da der Filter natürlich nicht ideal und das Oversampling 
gering ist habe ich ja vermutlich Aliasingeffekte im Signal. Ist dieses 
nun komplett Wertlos oder kann ich trotzdem Aussagen mit der FFT zu z.B. 
den niedrigeren Frequenzen treffen?

Gruß,

Sascha

: Verschoben durch User
Autor: wonderfulworld (Gast)
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Sascha W. schrieb:
> Da der Filter natürlich nicht ideal und das Oversampling
> gering ist habe ich ja vermutlich Aliasingeffekte im Signal. Ist dieses
> nun komplett Wertlos oder kann ich trotzdem Aussagen mit der FFT zu z.B.
> den niedrigeren Frequenzen treffen?

Solang man nicht weiß, wie stark dein Kraftsignal (was ist den ein 
Kraftsignal?) verrauscht ist, kann man da keine Aussage treffen. 
Normalerweise solltest du da aber schon noch was verwertbares sehen. 
Schau dir doch mal die FFT an, kommt da totaler Schwachsinn raus, oder 
ist das für dich einigermaßen nachvollziehbar.

Gruß wonderfulworld

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Was soll das mit Rauschen zu tun haben?

Wenn tatsächlich Aliasing aufgetreten ist, hast du andere 
Frequenzbereiche in deinem gesuchten Frequenzbereich drin 
("heruntergefaltet"). M.m.n. ist das Signal dann wertlos.

Autor: Sascha W. (bucky2k)
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Nachvollziehbar ja, ich sehe die vielfachen der Spindeldrehzahl 
(Fräsprozess) aber eben auch Frequenzen oberhalb des 300Hz Butterworth 
Filters (Diadem gibt 500Hz Spektrum aus wg. der 1khz Samplingrate). 
Anteile kommen bis ca. 400hz vor (kleine). Die Frage ist ob meine 
Amplituden vor 300Hz Aussagekräftig oder eben Müll sind... Aber das 
hängt wohl davon ab wie viele Frequenzanteile überhaupt im Prozess 
entstehen die an dem 300Hz Filter oberhalb vorbeihuschen...

Autor: Joachim K. (minifloat)
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Es sollten doch bei 1kHz abtastung überhaupt keine Frequenzen oberhalb 
von 500Hz auftreten. Da stimmt was nicht. mfg mf

Autor: mm (Gast)
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Hängt von deinem Signal ab. Man kann auch ohne Tiefpass digitalisieren, 
wenn einfach wenig hochfrequentes enthalten ist. Schau Dir das Signal 
an, vergleiche es mit den bekannten Verhaltensweisen des gemessenen 
Systems und entscheide. Ich denke, dass es kein großes Problem ist.

Autor: Jürgen Franz (unterstrom)
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Ändere die Abtastfrequenz etwas (1000 Hz auf 950 Hz) und vergleiche die 
beiden Spektren. Die Peaks, die wandern, weisen auf Rückfaltungseffekte 
hin, die, die gleich bleiben sind echt.

Jürgen

Autor: Sascha W. (bucky2k)
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Mini Float schrieb:
> Es sollten doch bei 1kHz abtastung überhaupt keine Frequenzen oberhalb
> von 500Hz auftreten. Da stimmt was nicht. mfg mf

Hab ich mich wo vertippt? Meine höchsten Anteile liegen bei ca. 400Hz. 
Werde mal eine Verleichsmessung mit korrekter Samplingrate machen und 
schauen wie viel Energie zwischen 300Hz und 3kHz überhaupt noch im 
Prozess stecken...

Tja, kommt davon wenn man Versuche am Samstagabend ohne 
Vorbereitungszeit zusammenschustert... ;-)

Autor: Ansgar K. (paulderbademeister)
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Die entscheidene Frage wäre doch erst einmal - in welchem 
Frequenzbereich liegt dein zu erfassendes Signal und hast du noch viele 
hochfrequentere Signale?

Dein Filter ist ja nicht unendlich steil, sondern es werden auch 
Frequenzen oberhalb von 300Hz durchgelassen, aber eben schon mehr oder 
weniger stark gedämpft.

Für den Fall, dass dein Nutzsignal unter 300 Hz liegt (wovon ich 
aufgrund deines Filters ausgehen würde) kannst du erst einmal folgende 
Überlegung machen): Alle Frequenzen bis 500Hz werden korrekt 
wiedergegeben, alle darüber in einen anderen Frequenzbereich 
gespiegelt/verschoben. Da unser Signal unter 300Hz liegt, können ist es 
uns egal, dass die Frequenzen von 500-700Hz in den Bereich von 500-300Hz 
landen, da wir diese Signal eh nicht verwerten wollen.
Wenn man jetzt die Dämpfung des Filters bei 700Hz ins Verhältnis mit der 
bei 300Hz setzt, kann man berechnen, wie stark aliasing für unsere Werte 
noch eine Rolle spielt.

Autor: Sascha W. (bucky2k)
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Das Nutzsignal ist leider nicht definiert, es war eine generelle 
Prozessanalyse um zu schauen welche Frequenzen auftreten. Nebenbei lief 
aber auch eine Schwingungsmessung mit speziellen Analysator an der 
Spindel und am Bauteil, wir schauen uns gerade die Spektren an (97kHz 
Abtastung, bis 40kHz kann ausgewertet werden laut Hersteller, keine 
Angaben dazu wie intern gegen AA gefiltert wird).

Aber vielen Dank für die vielen Hinweise, das hat mir/uns schon gut 
geholfen.

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