Hallo!
Ich habe ein Signal welches in etwa so aussieht wie die Skizze im Anhang
(rot = Signal)
Nun möchte ich die relative Amplitude des Signals zu der (hier als Hilfe
eingezeichneten) "imaginären" schwarzen Linie berechnen, in der Skizze
beispielhaft in Blau.
Wie löst man soetwas am besten?
Ich hätte zwei Ansätze:
1) Das Signal stark Tiefpassfiltern, somit erhält man ca. die hier
schwarze "Grundlinie", dann die Differenz rot-schwarz berechnen. So hab
ichs bisher gemacht und funktioniert nicht schlecht, dauert aber immer
eine zeitlang bis sich das Tiefpasssignal ans echte Signal angenähert
hat und bis dahin ist das Ergebnis der Amplitudenberechnung wertlos. Hab
ich bisher so gemacht und funktioniert nicht schlecht, aber eben mit der
angegebenen Einschränkung.
2) Das Signal hochpassfiltern um den langsam wechselnden Gleichanteil
wegzubekommen. Hier hab ich aber Angst, zu viel vom Nutzsignal zu
verlieren (zwischen den Signalpeaks liegt jeweils ca. eine Sekunde) und
außerdem kenne ich noch keinen guten Softwarealgorhytmus für einen
Hochpass (ich will das ganze Software- und nicht Hardwaremäßig lösen).
Was sagt ihr zu 1) und 2) bzw. kann mir jemand einen anderen Weg
vorschlagen?
Bin für Hilfe dankbar,
Sebastian.
zur Info: Es handelt sich um ein Pulssignal mit Fotodiode gemessen @
280Hz Abtastfrequenz auf Atmega 328P. Ich hoffe keine relevante Info
vergessen zu haben.
Sorry, einmal möchte ich den post noch aus der Versenkung retten, da ich
mir nicht vorstellen kann, dass es hierzu nicht eine elegante Lösung
gibt, die hier sicherlich wo in einem eurer Hirne hier herumschwirrt :)
Falls mir wirklich keiner helfen kann/will entschuldige ich mich für das
re-posten.
Danke
Sebastian
Das Problem bei soetwas ist: Woher bekommt deine Erkennung die
Untergrundlinie. Du mußt dein Nutzsignal irgendwie von dem
Untergrundsignal trennen. Einfach geht es, wenn Nutz- und
Untergrundsignal im Frequenzbereich gut getrennt sind. Dann reicht ein
Tiefpaß. Die allgemeinste Lösung wäre wahrscheinlich, das ganze Signal
zu digitalisieren, den Untergrund mit einem mathematischen Modell zu
berechnen und dann vom Gesamtsignal abzuziehen. Vorteil ist, dass man
damit mehr Vorwissen über den Prozess in die Analyse reinstecken kann
und ggf. zu einer besseren Trennung kommt.
MfG
Hallo Matthias!
Das mit dem Untergrundsignal ist leider nicht so leicht zu beschreiben.
Wie schon beschrieben handelt es sich um das Signal eines Pulsoximeters.
Das Untergrundsignal kommt im Wesentlichen durch minimales Verrutschen
des Sensors am Finger, durch leichte Unterschiede im Anpressdruck des
Sensors an den Finger etc. zustande, es ist also stochastischer Natur
und damit nicht mathematisch beschreibbar. Bei langsam Verrutschen (was
meist der Fall ist) ist der Frequenzbereich des Störsignals gut von dem
des Nutzsignals getrennt. Das heißt mit einem Tiefpass sehr niedriger
Grenzfrequenz kann ich dieses Driften ganz gut heraus extrahieren, aber
wie schon gesagt dauert das dann immer eine Zeit lang, zb. beim
Einschalten, wenn sich der Tiefpass erst von 0V auf die ca. 2,5V
annähern muss.
Danke für weitere Inputs
Sebastian
Zum Einschaltproblem. Initialisiere den Tiefpass mal mit dem ersten
Messwert. Das "Tau" dann Schritt für Schritt mit jedem Sample bis auf
den Endwert erhöhen. Damit wird das Einschwingen schon mal deutlich
fixer.
Um die Schwankungen des "DC" Anteils gering zu halten, ist vielleicht
eine andere Körperstelle zur Messung besser geeignet, oder vielleicht
kannst du auch den Fingerclip modifizieren, das er gleichmäßiger drückt?
Hm. Vielleicht kann man das ganze nochmal mit etwas Abstand, abstrakter
betrachten, wenn Du schreibst, warum Du das "Untergrundsignal" überhaupt
isolieren möchtest. Evtl. könnte man auch anders vorgehen.
Ich "möchte" das Untergrundsignal nicht unbedingt isolieren, ich hätte
eben nur gerne die Amplitude des Signals (in der Skizze blau), und da
ist mir halt Signal minus Untergrundsignal als einfachste Lösung in den
Sinn gekommen.
Auch wenn man den Fingerclip fixiert und nicht mehr bewegt kommt es zu
so einem leichten wandern des Signals, nicht sehr stark, aber genug um
die doch sehr sensible Berechnung des SpO2 Werts zu beeinflussen.
Vermutlich werde ich bei der Tiefpassvariante bleiben und etwas mit den
Werten herumspielen, so wie Jens es vorgeschlagen hat.
LG
Sebastian
Hm, relative Amplitude fällt mit spontan (u.U adaptive ) Sigma Delta Adc
ein,
die kann prinzipiell nur AC. Ist das weiteres Grübeln wert, oder steht
die Hardware schon ?
Hm, ich bin auf einen µC mit nur 16 I/O Pins festgenagelt, von dem ich
aber schon einige brauche. Gibts die Sigma Deltas mit seriellem
Interface? Muss ich mich mal ein bisschen schlau machen. Danke für den
Tip!
Signalverlauf.PNG
(28 KB)
