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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP Störsignal aus Messwertaufnahme entfernen


Autor: Mr. X. (technick2)
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Wir haben ein Problem mit der Echtzeitmessung von langsamen Daten, die 
analog gewonnen und übertragen werden. Die Leitungsinformationen kommen 
in mehren Bahnen für verschiedene Positionen an und werden am 
Zieldetektor gewandelt. Die Messdauer sind meistens etwas um 100ms mit 
Abtastraten von z.B. 2kHz oder auch mehr, kommt drauf an. Möglich wäre 
auch das 10fache.

Leider haben wir Störungen aus unterschiedlichen Richtungen, die nicht 
genau bekannt sind und nicht synchron auf den Leitungen liegen. Die 
hochfrequenten Anteile werden in Filtern unterdrückt und weggemittelt, 
aber es bleiben z.B. tiefen, z.B. die 50Hz Wellen und auch 
16.7Hz-Wellen.
Diese möchten wir gerne irgendwie ermitteln und wegrechnen. Einfach mit 
50Hz zu filtern nicht, weil auch andere Frequenzen vorkommen, z.B. die 
Vielfachen von 50Hz (andere Anlagen) oder 60Hz (anderes Land). Und auch 
das Nutzsignal kann solche Frequenzen enthalten.

Das einzige, was bekannt ist, ist ein range für die Geschwindigkeit des 
Nutzsignalerzeugers.

Als Beispiel kommt z.B. über die Messbahn eine Welle von links nach 
Rechts über Leiter 1,2,3 ... 7. Im ersten Leiter ist die Welle zuerst zu 
sehen und etwas stärker und im 7. Leiter ist sie zuletzt zu sehen und 
etwas schwächer. D.h. der Sender bewegt sich motorisch von links nach 
rechts.

Die Störung kommt aber z.B. immer von links mit einer zufälligen Phase.
Die Abstände der Leiter sind bekannt (ca 1m) und damit ergibt sich eine 
Differenz der Phase der Störungen.

Wie muss die Information der Leiter verrechnet werden, um die Phase und 
die Amplitude der Störung zu berechnen? Als Ansatz hätte ich eine 
Autokorrelation verwendet, die Signale auf den Leitern erkennt.
Die liefert mir aber ein unstetes Ergebnis. Wie bekomme ich ein 
rechnerisches Kriterium wann und ob die Störung drin ist?

Da es Phasen gibt, wo nichts gemessen wird, würde ich gerne die 
Störungen erfassen und ein Profil erstellen, um sie dann abzuziehen. 
Dazu müsste ich erst wissen, woher sie genau kommen und welche Ampltiude 
sie haben. Nach meinem Verständnis müsse es möglich sein, mit den 
Leitern eine Gleichung aufzustellen und das zu berechnen, oder?

Autor: Analog OPA (Gast)
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Tobias N. schrieb:
> Die Abstände der Leiter sind bekannt (ca 1m) und damit ergibt sich eine
> Differenz der Phase der Störungen.
Wenn das die 50Hz sein sollen, wäre die Wellenlänge im Bereich des 
Erdumfangs und bei 1m Abstand Phasendifferenzen von einigen ns zu messen 
um irgendwelche Winkel auszurechnen.

Autor: HyperMario (Gast)
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Tobias N. schrieb:
> Wie muss die Information der Leiter verrechnet werden, um die Phase und
> die Amplitude der Störung zu berechnen? Als Ansatz hätte ich eine
> Autokorrelation verwendet, die Signale auf den Leitern erkennt.
> Die liefert mir aber ein unstetes Ergebnis. Wie bekomme ich ein
> rechnerisches Kriterium wann und ob die Störung drin ist?

Versteh ich so:
Nutz- und Störsignal liegen in der Frequenz nah beieinander filtern ist 
deshalb schwierig. Phase von Stör und Nutzsignal ist unterschiedlich.

Wenn es also gelingt das Störsignal in Frequenz Phase und Amplitude zu 
erfassen kann man es herausrechnen.

Da wäre imho eine FFT der Störsignale (und des Nutzsignals) hilfreich um 
zu ermitteln ob das überhaupt stimmt. Ohne stochert man doch eher im 
Nebel.

Autor: HyperMario (Gast)
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Tobias N. schrieb:
> Wir haben ein Problem mit der Echtzeitmessung von langsamen Daten, die
> analog gewonnen und übertragen werden.

Vielleicht ist es aber auch einfacher die Daten in ein störfestes 
Normsignal wie z.B. 4.20mA zu wandeln und zu übertragen.

Messwandler dafür gibt es in allen Farben und Formen und das ganze ist 
standard.

Autor: Joe J. (j_955)
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ISt die Amplitude konstant?Kannst das nicht über eine FFT erschlagen und 
einfach zyklisch immer die Amplitude für die Korrektur erfassen?

Autor: Mr. X. (technick2)
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An der Anordnung kann nichts gedreht oder verändert werden. Das 
Rausrechnen der Störungen ist die einzige Option. Ich möchte das nutzen, 
soweit es geht.

Ein präzises Profil der Störungen gibt es natürlich nicht, aber ich kann 
das Nutzsignal lokalisieren, bzw eingrenzen, weil es sich nur sehr 
langsam bewegt, die Phasenlage also über Sekunden bekannt ist.

Ich wollte jetzt einfach durch zeitrichtige Überlagerung der 
Eingangsignale das Nutzsignal verstärken und negiertes Addieren das 
Störsignal reduzieren (von Entfernen wollen wir mal nicht reden).

So als einfachstes Beispiel kommt eine unbekannte Frequenz von "vorn" 
und eine unbekannte von der Seite. Die von der Seite muss raus.

Die Idee war Autokorrelation und irgendwie rausbekommen, mit welchem 
Delay die Störung kommt, damit der Winkel berechnet werden kann. Wenn 
die Winkel sich stark unterscheiden, wird die Störung gemindert.

Vielleicht hat jemand ein Stichwort parat, für ein Verfahrend dafür?

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