Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Vorteile Überabtastung bei Nutzsignal 0-150 Hz


von ElecEddy R. (forrix)


Lesenswert?

Hallo liebes Forum,

ich habe eine Frage bezüglich der Überabtastung eines Nutzsignales im 
Bereich von 0-150 Hz (EKG). Ich habe in einem Fachbuch gelesen, dass 
eine Abtastung von 2ksps ausreichend gut ist.
Nach dem Abtasttheorem sollte doch aber theoretisch eine Abtastung von 
300sps ausreichen, oder gibt es einen signalanalytisch sinnvollen Grund 
das Signal mit dem ca. 7-fachen überabzutasten?

Vielen Dank schon mal im Voraus! :)

von A-Freak (Gast)


Lesenswert?

Ja, es gibt sogar zwei praktische Gründe:

1. die Spiegelfrequenzen, auch Alias genannt.
Beim Abtasten mit 300/sek würden Frequenzen von 150 bis 300Hz in deinen 
Netzbereich runtergemnischt.
Beim Abtasten mit 2k/Sek würden erst Frequenzen von 1850 bis 2000Hz in 
deinen Nutzbereich runtergemischt.

Mit der Überabtastung wird also die analoge Vorfilterung viel 
entspannter.

2. du gewinnst auf Auflösung.
Wenn der Wandler 8 Bit hat und du mit 2400/Sek statt 300/Sek abtastest 
und danach einen Mittelwert bildest dann hast du SQR(8) mal bessere 
Auflösung, also 10,5 Bit

von ElecEddy R. (forrix)


Lesenswert?

Erstmal Danke für die schnelle Antwort.

Zu 1.
Ah ok. Das macht Sinn. Dann muss der Tiefpass zur anti-Aliasing 
Filterung nicht so extrem steil sein.

zu 2.
Ich verstehe leider nicht so ganz was das mit der Bit-Auflösung des ADC 
zutun hat. In diesem Fall geht es ja um die zeitliche Abtastung, nicht 
um die Auflösung der Amplitude. Also meinst du, dass eine Überabtastung 
zu einer höheren Auflösung der Amplitude führt?

von Schottlandkenner (Gast)


Lesenswert?

ElecEddy R. schrieb:
> ich habe eine Frage bezüglich der Überabtastung eines Nutzsignales im
> Bereich von 0-150 Hz (EKG).

Seit wann bewegt sich denn das Nutzsignal bei einem EKG im Bereich 0 ... 
150Hz?

von ElecEddy R. (forrix)


Lesenswert?

Schottlandkenner schrieb:
> ElecEddy R. schrieb:
>> ich habe eine Frage bezüglich der Überabtastung eines Nutzsignales im
>> Bereich von 0-150 Hz (EKG).
>
> Seit wann bewegt sich denn das Nutzsignal bei einem EKG im Bereich 0 ...
> 150Hz?

Das EKG bei Erwachsenen weist Frequenzanteile im Bereich von 0...150Hz 
auf. Bei Kleinkindern sogar bis zu 250 Hz.

Beim Monitoring EKG wird das Signal durch die Verstärkerschaltung auf 
den Bereich von 0,5...40Hz gebracht, da es nur um die grobe Form des 
QRS-Komplexes und der T-Welle geht.
Beim diagnostischen EKG ist die Bandbreite der Verstärkerschaltung von 
0,05...150Hz zu wählen, um alle wichtigen diagnostischen Frequenzanteile 
zu erhalten.

Nicht zu verwechseln ist wie gesagt dabei die untere Grenzfrequenz der 
Verstärkerschaltungen (0,5 oder 0,05Hz), welche bspw. die Atmung oder 
Gleichanteile wegfiltert, mit der tatsächlichen Bandbreite des 
EKG-Signals. Dieses beginnt wirklich bei 0Hz.

von Jackson (Gast)


Lesenswert?

ElecEddy R. schrieb:
> Ich verstehe leider nicht so ganz was das mit der Bit-Auflösung des ADC
> zutun hat. In diesem Fall geht es ja um die zeitliche Abtastung, nicht
> um die Auflösung der Amplitude. Also meinst du, dass eine Überabtastung
> zu einer höheren Auflösung der Amplitude führt?

Wenn Du mit einem 8Bit-ADC ein Signal zweimal abtastest, kannst Du den 
Mittelwert bilden und bekommst einen (einfach abgetasteten) 9Bit-Wert.
Wenn Du es viermal abtastest, kannst Du den Mittelwert aus den vier 
Samples bilden und bekommst einen 10Bit-Wert.
Klingt zu schön, um wahr zu sein?
http://www.dspguide.com/ch22/4.htm

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.