Lasersensorsignal

Das überlagerte Signal im Bild scheint eine feste Frequenz zu haben. Wie
hoch ist diese?

Matthias P. schrieb:
> Selbst ein geeichtes Gerät (auf mV) und eine Batter erzeugen ein
> Rauschen von 50mV im Gerät.
> Da wird wohl der Datenlogger schuld dran sein.

Was war dann das:

Matthias P schrieb:
> Übrigens: Aufgenommen wurden die Signale von einem Datenlogger
> (Easylogger, falls den wer kennt). Den konnte ich als Fehlerquelle auch
> ausschließen, da ich das Signal auch am Oszi angeschaut habe, und ein
> gleiches Verhalten eingestellt hat.

Oder hast du mit dem Oszi gemessen, während auch der Datenlogger ange-
schlossen war?

> Kennt wer geeignete Geräte für meine Anwendung?

Vielleicht brauchst du gar kein anderes Gerät. Wenn die Störung wirklich
aus dem Datenlogger kommt, müsste ihre Frequenz immer die gleiche sein.
Dann kann das Signal auch softwaremäßig mit gleitender Mittelung heraus-
gefiltert werden.

  http://de.wikipedia.org/wiki/Gleitender_Mittelwert#Einfacher_gleitender_Mittelwert

Entspricht das Zeitintervall, über das gemittelt wird, exakt der Perio-
dendauer der Störung, wird diese theoretisch komplett beseitigt.

Deinem vergößerten Screenshot ist zu entnehmen, dass die Störfrequenz
ziemlich genau bei 60Hz liegt. Da die Abtastfrequenz 1kHz beträgt,
müsstest du idealerweise über jeweils 16⅔ Werte mitteln. Da das nicht
geht, behilft man sich damit, dass man für die Mittelung jeweils 16
Werte mit dem Gewicht 1 und einen 17. Wert mit dem Gewicht ⅔ versieht.

Das folgende Programm tut genau dies, wobei immer der älteste der letz-
ten 17 Messwerte geringer, nämlich W_OLDEST=⅔ gewichtet wird:

1

#include <stdio.h>

2

3

// Abtastfrequenz

4

#define F_SAMPLE 1000

5

6

// Störfrequenz

7

#define F_NOISE 60

8

9

// Das Verhältnis zwischen beiden

10

#define RATIO ((double)F_SAMPLE / F_NOISE)

11

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// Puffergröße: nächstgrößere ganze Zahl

13

#define N ((F_SAMPLE-1) / F_NOISE + 1)

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15

// Gewichtungsfaktor für das jeweils älteste Element im Puffer

16

#define W_OLDEST (RATIO + 1 - N)

17

18

int main(void) {

19

  static int buf[N];

20

  int y, i;

21

  double sum;

22

  FILE *fpi, *fpo;

23

24

  fpi = fopen("unfiltered.dat", "r"); // Signaldaten

25

  fpo = fopen("mov-avg.dat", "w");    // gefilterte Signaldaten

26

27

  while(fscanf(fpi, "%d", &y) == 1) {

28

    buf[N-1] = y;

29

    sum = W_OLDEST * buf[0];

30

    for(i=1; i<N; i++) {

31

      sum += buf[i];

32

      buf[i-1] = buf[i];

33

    }

34

    sum /= RATIO;

35

    fprintf(fpo, "%f\n", sum);

36

  }

37

  fclose(fpo);

38

  fclose(fpi);

39

  return 0;

40

}

Das Bild im Anhang zeigt das Ergebnis: Das gefilterte Signal (blau) ent-
hält zwar noch minimales Rauschen, der 60Hz-Anteil ist aber nicht mehr
zu erkennen. Durch Ändern der Parameter F_SAMPLE und F_NOISE kannst du
das Programm auch an andere Gegebenheiten anpassen.

Wie bei jedem Tiefpassfilter wird auch hier das Signal zeitlich verzö-
gert. Aber während ein RC-Tiefpass theoretisch unendlich lange braucht,
um einem Sprung des Eingangssignals zu folgen, geschieht dies bei der
gleitenden Mittelung in konstanter Zeit, in diesem Fall in 17 Abtast-
zyklen. Da die Pufferwerte im Programm mit 0 initialisiert werden,
dauert es deswegen etwa 17ms bis ein konstanter Mittelwert von etwa 13
erreicht wird.

Zum Vergleich ist im Diagramm noch das Ergebnis eines RC-Tiefpasses 1.
Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 10Hz eingetragen (grün). Obwohl er
deutlich länger braucht, um den Zielwert zu erreichen, sind noch Reste
der 60Hz-Störung erkennbar.