Moin, ich benötige einen digitalen 50 bzw 60Hz notchfilter. Den hat doch garantiert schon jemand programmiert. Wer kann ihn mir online zur Verfügung stellen? Danke, Thomas
http://www.nauticom.net/www/jdtaft/Notch.htm Entwirf ihn dir selbst... Hast du die Abtastfrequenz nicht genannt weil du keine Ahnung hast oder weil du es vergessen hattest? Digitale Filter sind nämlich schwerlich portabel. Programmierst du in Assembler, C, C++, Basic, ...?
achso ..und ich programmiere in c ! die abtastfrequenz wird doch eh als konstante angegeben und cih dachte an einen algor. der sich daran anpasst ... ich habe noch nie einen notch filter entworfen. gibts dazu nen literatur tip ? Thomas
Die Abtastzeit als Konstante - interessanter Ansatz, wenn man den Filterentwurf während der Laufzeit auf dem Controller machen möchte. Warum verwendest du nicht das verlinkte Applet, um an die nötigen Koeffizienten zu kommen, kannst alternativ auch Matlab oder sonstige Filtertools dafür nehmen. Die Differenzengleichung musst du dann einfach implementieren. 200Hz wird aber meiner Meinung nach für eine ordentliche Arbeitsweise unter Umständen nicht ausreichen, aber ich kenne ja deine Anforderungen nicht. Helfen kann dir jedes gängige DSP-Buch, was der Filter macht ist für die Implementierung eigentlich egal, die Implementierung ist für alle FIR bzw. IIR Filter gleich. Man braucht halt einen bzw. zwei Ringspeicher und die entsprechenden Arrays mit den Koeffizienten. Dann läuft einfach in einer Schleife ein multiply&accumulate ab und das wars.
schon klar, ich will aber nen IIR, der link lässt mich nur nen FIR berechnen ob hab ich was übersehen ?
.... dann brauch ich auch nur nen filter 2ter ordnung .. übrigens ist bei der filterfrequenz von 50 bzw 60 hz das abtasttheorem eingehalten. 200Hz sind ausreicehnd ! zummindest theoretisch !
haste doch schon mal gefragt, habe ich auch schon mal drauf geantwortet, oder gibts mehr als einen Thomas? http://www.mikrocontroller.net/forum/read-10-232270.html#232983 Cheers Detlef
Hast du einen analogen Filter (Anti-Aliasing) mit einer Schnittfrequenz
von 100Hz vorgeschalten? Ansonsten ist deine Aussage Quark.
Hier ein Entwurf mit Matlab:
w0 = 50/200; bw = w0/35; [num,den] = iirnotch(w0,bw)
num =
0.9889 -1.3985 0.9889
den =
1.0000 -1.3985 0.9778
Im Anhang hast du den Frequenzgang. Oben sind die Koeffizienten des
Zählers (num) und unten die des Nenners (den).
Zeig mir, dass du es verstanden hast und schreibe mir einfach die Differenzengleichung hin, welche zu implementieren ist. Dann lasse ich mich vielleicht zu einem C-Programm hinreißen :-)
y(k)=a1 x(k) + a2 x(k-1) + a3 x(k-2) + b2 y(k-1) + b3 y(k-2) das ist die funktion die ich implementieren möchte ! muss ich jetzt einfach die genannten koeffizienten verwenden, damit ich den filter realisiert habe ?
Genau, du legt dir zunächst zwei kleine Ringpuffer für die Ein- und Ausgangswerte an. Das kann man einfach realisieren, indem man Arrays nimmt und sich mittels eines Pointer (oder einfach Index) merkt, welches Element gerade das k-te ist. Dann brauchst du z.B. zwei for-Schleifen, in welchen du jeweils alle Elemente der Arrays (Ein- bzw. Ausgangswerte) mit den jeweiligen Koeffizienten (a's bzw. b's) multiplizierst und aufsummierst.
ok, dann werde ich das so machen: a1=0.9889 a2=-1.3985 a3=0.9889 b1=1 (entfällt) b2=-1.3985 b3=0.9778 die eigentliche realisierung in C weiss ich ! ich hab das nur noch nie mit nem filter gemacht !!
kann mir jmd noch kurz beschrieben wie ich auf die koeffs komme ? das wäre zu nett ..danke !!
So sollte es klappen, ist halt immer vorteilhaft, ein Werkzeug wie Matlab zur Hand zu haben :)
Wie gesagt habe ich Matlab verwendet: http://www.technion.ac.il/guides/matlab/toolbox/filterdesign/iirnotch.html Interessiert dich wirklich der Hintergrund, wie der Entwurf abläuft? Da wird es denke ich ein wenig komplexer. Im wesentlichen ist es ja "nur" ein Bandpass. Die bildet man, indem man einen Hoch- und einen Tiefpaß überlagert. Die Bandbreite im Entwurfswerkzeug (bw) gibt an, wie weit deren Schnittfrequenzen auseinander liegen. Stellt sich die Frage, mit welchem Ansatz man an den Entwurf dieser beiden Filter geht - da gibt es dutzende?! Das m-file macht im wesentlichen das folgende: BW = BW*pi; Wo = Wo*pi; Gb = 10^(-Ab/20); beta = (sqrt(1-Gb.^2)/Gb)*tan(BW/2); gain = 1/(1+beta); num = gain*[1 -2*cos(Wo) 1]; den = [1 -2*gain*cos(Wo) (2*gain-1)]; Auf welchen Theorien dieser Ansatz basiert kann ich dir jedoch nicht verraten. Als Referenz ist angegeben: [1] Sophocles J. Orfanidis, Introduction To Signal Processing Prentice-Hall 1996.
Hi Also, wenns hier jetzt darum geht, was hinter dem Entwurf von digitalen Filtern steckt, dann kann ich das Buch "Signalverarbeitung" von Oppenheim und Schäfer empfehlen. Wir haben das Buch in einer Vorlesung verwendet an der TU verwendet. Bezüglich dem Filterdesign... ich hab vor kurzem mal so richtig "from the ground up" ein digitales Butterworth Filter 6. Ordnung auf einem Mega128 implementiert (IIR). Es gibt da verschiedene Ansätze... für IIR Filter werden meist nach analogen Filtern entworfen. D.h. du hast irgenwelche Kenngrößen, die deine Filterkennlinie (im Frequenzbereich) einhalten soll (z.B. im Durchlassbereich eine Verstärkung von 0dB... im Sperrbereich z.B. -30dB und einen mehr oder weniger breiten Übergangsbereich). Danach gibts einige Ansätze... * Beim ersten (weiß leider momentan den Begriff dafür nicht mehr - war irgendwas mit "linearer...") wird die Gleichung für ein bestimmtes Filter (in meinem Fall wäre es ein Butterworth Tiefpass gewesen) aufgelöst und man erhält z-transformierte Übertragungsfunktion. Aus dieser Übertragungsfunktion kannst du dann die Koeffizienten für deine Filterstruktur herauslesen. * Problem bei diesem Ansatz ist, dass durch diese "Annäherung" des Filters Aliasing Effekte auftreten. D.h. bei einem Tiefpassfilter überlagern sich die Kennlinien im Frequenzbereich. Im Durchlassbereich des TP ist das weniger schlimm. Im Sperrbereich könnte es aber sein, dass dadurch die geforderte Unterdrückung nicht mehr eingehalten wird. * Der 2. Ansatz (den ich verwendet habe) nennt sich "Bilineare Transformation". Diese Transformation umgeht das oben genannte Problem indem es die gesamte Frequenzachse so skaliert, dass sie nur ein einziges Mal auf dem Einheitskreis in der z-Ebene abgebildet wird. Dadurch entsteht im Endergebnis kein Aliasing mehr. Die vorgehensweise entspricht nach der Skalierung in etwa dem obigen Schema... erst wird die Übertragungsfunktion gelöst und danach daraus die Koeffizienten berechnet. Wie gesagt... in dem oben gennanten Buch ist das alles sehr gut beschrieben! Und... sorry für den etwas langen Beitrag, aber das Thema Signalverarbeitung ist einfach sehr interessant, wenn auch nicht unbedingt einfach!!! mfg Andreas
hallo, ich steige gerade in Matlab ein und wollte ebenfalls einen
Notchfehler realisieren.
könnte das hinhaun?
clear;
clc;
% gestörtes Signal laden
load EKG_gestoert.mat;
% ===========================================================
% = Notchfilter =
% ===========================================================
% Koeffizienten für Notchfilter berechnen
w0 = 50/200; %Annahme 200Hz Abtastfrequenz
bw = w0/35;
[num,den] = iirnotch(w0,bw);
a0=num(1);
a1=num(2);
a2=num(3);
b1=den(2);
b2=den(3);
y=zeros(1,5002);
% Filtereingangswerte
x(1)=0;
x(2)=0;
for n=1:1:5000
x(n+2)=EKG_gestoert(n,2);
end
y(1)=0;
y(2)=0;
for n=3:1:5000
y(n)=a0*x(n)+a1*x(n-1)+a2*x(n-2)-b1*y(n-1)-b2*y(n-2);
end
for n=1:1:5000
EKG_notchfilter(n)=y(n+2);
end
Das könnte hinhaun, wenn die Koeffizienten in der richtigen Reihenfolge sind. iirnotch kenn ich nicht als Standard Matlab, ich weiß nicht was das zurückliefert. Aber: Extrem ungewöhnlich, die Vorwärtskoeffizienten heißen überall 'b', die Rückwärtsk. heißen 'a', bei Dir ist es umgekehrt. Das ganze läßt sich auch so auf eine Zeile zusammenschnurren: EKG_notchfilter=filter(num,den,EKG_gestoert); das ist in Matlab eingebaut. BTW: '1:1:5000' ist äquivalent zu '1:5000', Vektoren kannse in eins zuweisen, z.B. EKGbla=y(3:length(y));, ohne 'for', Matlab ohne 'for' is besser! Cheers Detlef
ich dank dir vielmals Detlef, wenn das mit einer Zeile geht, dann brauch ich mir je keine weiteren Sorgen um die Implementierung der Differenzengleichung zu machen. die iirnotch-Funktion wurde weiter oben im thread geklärt. mittlerweile habe ich schon ein paar andere Filter umgesetzt, an denen man die wirkung besser am graph erkennen kann. da weiss man wenigstens, ob man's richtig gemacht hat oder nicht. der notchfilter macht irgendwie ziemlich wenig. danke für den tip mit dem vektor zuweisen, kann ich auch mit einem kurzen befehl eine spalte oder zeile einer matrix einem vektor zuweisen?
hmm, ich glaub das mit dem Notchfilter haut doch nicht hin. durch die anderen Filterrungen hab ich fast alles raus bis auf diese schöne 50Hz Sinusfrequenz die das EKG noch überlagert. die müsst er eigentlich glätten, aber passiert fast garnix.
Hi, ah, iirnotch hatte ich nicht gesehen. die krypten da etwas rum 'where 1.0 corresponds to pi radians per sample in the frequency range.' und meinen vermutlich, daß 1 der halben samplefrequenz entspricht, Deine Zeile also zu 50/100 ändern. BTW: freqz zeigt Dir den Frequenzgang. Vorsicht, Bandbreite nich zu schmal,sonst kriegste die Frequenz nicht ,wenn etwas daneben. Zitiere mich selbst hier zu zweiten Mal: http://www.mikrocontroller.net/forum/read-10-232270.html#232983, ist nen notch per hand. z.B. >> a=ones(10,10); >> v=1:10 >> a(3,:)=v >> a(:,4)=v' >> v=a(2,:); >> v=a(:,7); baut Vektoren inne Matrix ein und aus. 'If you got the ':', you got Matlab' nen Sruch von Mathworks selbst. Cheers Detlef
puuh es lag tatzächlich an dem w0 = 50/200; ich hab blöderweise die falsche abtastfrequenz eingesetzt. ich war der festen überzeugung, die wäre 200Hz gewesen. dann hätte es tatsächlich w0 = 50/100; heissen müssen, da wo = f0/(fA/2); sie ist allerding 500Hz also w0 = 50/250; und das ganze funktioniert. jetzt nach dem FIR-Tiefpass(Hamming), Notchfilter und Siganal-Averaging sieht das EKG schon ganz gut aus. jetzt muss ich nur noch ein Wienerfilter hinbekomm. doch da muss ich mich erstmal belesen, was das nun wieder ist.
so, hab alles hinbekommen. ich hätte noch eine matlabfrage, wo ich schonmal dabei bin. ich habe jetzt jeden filter als funktion und ein m-file in dem ich diese aufrufe. der hintergrund ist, dass ich die reihenfolge der filter schnell verändern kann. nun frage ich mich gerade, ob ich das ganze auch mit einer grafischen oberfläche realisieren kann. dass man sich den filter oder die reihenfolge sozusagen aussuchen kann?
Mal eine ganz andere Frage: Wie finde ich solche tollen Seiten? Wurde gepostet von Alexander: http://www.technion.ac.il/guides/matlab/toolbox/filterdesign/iirnotch.html Dort gibt es ja einige schoene Beschreibungen zu Matlab. Sehr toller Link. Vielen Dank ;).
Das ist die offizielle Matlab-Hilfe, die findest du auch direkt bei Mathworks.
Hi ich will gerne vom analogen filter ins digitalen bereich tranzformnieren. was soll ich machen?? also der analoge befehl für ein cheby-filter lautet [B,A]=cheby1(grad,welligkeit,grenzfrequenz,'s'). mein problem ist es jetzt ein digitales Filter zuentwerfen. Bittel helft mir
Lass einfach das 's' bei derm Befehl weg. Aber kannst du auch einfach nochmals in der Hilfe unter -> Help butter <- nachschauen.
Der Befehl gibt dir doch bereits ein digitales Filter zurück (Koffezienten A und B). Tschebyscheff Filter sind digitale Approximationen der gänigen analogen Filter.
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