Bewegende gemiddelde filter spektrum

Frekwensie van die lopende gemiddeld Filter Die frekwensieweergawe van 'n LTI stelsel is die DTFT van die impulsrespons, Die impulsrespons van 'n L - sample bewegende gemiddelde is sedert die bewegende gemiddelde filter is FIR, die frekwensieweergawe verminder om die eindige som Ons kan die baie nuttig identiteit gebruik om die frekwensie reaksie as waar ons toelaat dat AE minus jomega skryf. N 0, en M L minus 1. Ons kan belangstel in die omvang van hierdie funksie word ten einde te bepaal watter frekwensies te kry deur middel van die filter unattenuated en wat verswakte. Hier is 'n plot van die omvang van hierdie funksie lyk, vir L 4 (rooi), 8 (groen) en 16 (blou). Die horisontale as wissel van nul tot pi radiale per monster. Let daarop dat in al drie gevalle, die frekwensieweergawe het 'n laagdeurlaat kenmerk. 'N konstante komponent (nul frekwensie) in die insette gaan deur die filter unattenuated. Sekere hoër frekwensies, soos pi / 2, is heeltemal uitgeskakel word deur die filter. Maar, as die bedoeling was om 'n laagdeurlaatfilter ontwerp, dan het ons nie baie goed gedoen. Sommige van die hoër frekwensies is verswakte net met 'n faktor van ongeveer 1/10 (vir die 16 punt bewegende gemiddelde) of 1/3 (vir die vier punt bewegende gemiddelde). Ons kan baie beter as dit doen. Bogenoemde plot is geskep deur die volgende Matlab kode: omega 0: pi / 400: pi H4 (1/4) (1-exp (-iomega4)) ./ (1-exp (-iomega)) H8 (1/8 ) (1-exp (-iomega8)) ./ (1-exp (-iomega)) H16 (1/16) (1-exp (-iomega16)) ./ (1-exp (-iomega)) plot (omega , ABS (H4) ABS (H8) ABS (H16)) as (0, PI, 0, 1) Kopiereg kopie 2000- - Universiteit van Kalifornië, BerkeleyPower spektrum Smoothing Na die krag spektrum is gestip, 'n bewegende gemiddelde filter toegepas kan word vir glad die spektrum. Die bewegende gemiddelde nut neem X datapunte (jy spesifiseer hoeveel) van die spektrum, voeg hulle saam, verdeel hulle som van die totale aantal datapunte bygevoeg, vervang die eerste data punt in die krag spektrum met die gemiddelde waarde net bereken, herhaal hierdie stappe met die tweede, derde en so aan datapunte tot die einde van die krag spektrum data is bereik. Hierdie tegniek verswak ewekansige, klein amplitude frekwensie spykers dikwels in 'n krag spektrum plot. Jy beheer oor die hoeveelheid glad deur die spesifiseer van die bewegende gemiddelde faktor. Beskikbaar faktore is geen gemiddelde (1) of faktore van 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24, 32, 40, en 48. Met 'n krag spektrum vertoon, die spektrum kan wees glad soos volg: 160160In die Transformeer spyskaart kliek op gemiddelde drywing. 160160160Choose Transformeer gemiddelde drywing (ALT. T. A). Dit gee die dialoog Power Spektrum Smoothing boks. Lig die smoothing faktor (of aantal punte word gemiddeld) en klik op OK. Die glad faktor gekies word in die analise verslagdoening gebied. Die Power Spektrum Smoothing Dialog box kan ook die gemiddelde krag frekwensie en die Total harmoniese distorsie vertoon. Beteken Power Frequency Die is die som van die produkte van frekwensie tyd vierkantig omvang, gedeel deur die som van 'n vierkant groottes (uitgesluit die nul frekwensie komponent). Beteken Power Frequency bied gewoonlik 'n beter skatting van die frekwensie van die sterkste hoogtepunt as die frekwensie waarde vertoon op die hoogste piek. Dit weerspieël 'n uitgewis frekwensies, so 'n hoë-pass of lae-pass filter toegepas kan word om ander pieke te verwyder voordat die skatte van die frekwensie van 'n hoogtepunt. Om die gemiddelde krag frekwensie re-toegang die dialoog Power Spektrum Smoothing boks sien. 160160In die Transformeer spyskaart kliek op gemiddelde drywing. 160160160Choose Transformeer gemiddelde drywing (ALT. T. A). Die gemiddelde Power Frequency sal vertoon word. Totale harmoniese distorsie (THD) Vertoon die van 'n sein, die verhouding van (a) die bedrag van die magte van al harmoniese frekwensies bo die fundamentele frekwensie om (b) die krag van die fundamentele frekwensie. Totale harmoniese distorsie in die dialoog Power Spektrum Smoothing boks. 2. Stel wysig Kompressie om 1. Vind die golfvorm van belangstelling in strook 1 deur te tik 1 en die kanaal nommer (sien Veranderlike Golfvorm opdragte). Klik op die bodem body lyn met die muis te sleep na die begin van 'n siklus (verkieslik teen 'n nul kruising of ander plek waar die helling is steil), en stel Tyd Marker deur een of twee keer druk F4 tot 0,000 SEC (TM) is vertoon. Indien nodig boek vorentoe voor die vertikale lyn wyser te sleep na 'n posisie 'n monster aan die linkerkant van die begin van 'n daaropvolgende siklus, dan gebruik Transformeer DFT uit te voer 'n Diskrete Fourier-transform op 'n integrale aantal siklusse. 3. As die kruis wyser nie reeds daar geplaas, kliek op die frekwensie plot en sleep die vertikale hare horisontaal tot die horisontale hare lê op die hoogtepunt van die komponent wat jy kyk na die fundamentele te wees. As die kruis wyser verdwyn, klik in die frekwensie plot om dit weer verskyn. As die frekwensie plot saamgepers, soos aangedui deur (/ 2) of ander kompressie faktor as gevolg van die kruis frekwensie vertoon in die body lyn, sal die akkuraatheid van die berekening verbeter word deur die gebruik van Transformeer Compress FRQ om Frequency Kompressie verander 1. Dit beteken nie herposisioneer die kruis wyser om die uitgebreide fundamentele hoogtepunt, so as jy Frequency Kompressie verander, gaan die frekwensie indien nodig en herposisioneer die kruis. 4. As Power Spektrum Smoothing is nie 1, verander dit na 1. 5. Toegang tot die dialoog Power Spektrum Smoothing boks. 160160In die Transformeer spyskaart kliek op gemiddelde drywing. 160160160Choose Transformeer gemiddelde drywing (ALT. T. A). As jy wil hê dat die gemiddelde krag frekwensie skatting deur die skoonmaak van frekwensies met behulp van hoë Pass Filter of laaglaatfilter verbeter. rekord van die totale harmoniese distorsie eerste, want dit waarde is wat geraak word deur die skoonmaak van frekwensies. Totale harmoniese distorsie is vertoon in desibels relatief tot die fundamentele tensy Mag ir Eenhede is nagegaan, in welke geval dit vertoon word as 'n persentasie van fundamentele krag. Meting akkuraatheid verbeter namate meer monsters omskep, maar buite 8192 monsters die DFT oorde om insette gemiddeld, wat hoër orde harmonics. What verswak is die nadele van bewegende gemiddelde filter wanneer dit gebruik word met tydreeksdata Daar is 'n bietjie van 'n verwarrende in die terminologie in seinverwerking. Bewegende gemiddelde filters is filters berekening van 'n reeks van geweegde middel van die insetsein. Benewens Balaacutezs Kotoszrsquo kommentaar, is dit belangrik dat die gewigte is nie gelyk, maw jy die loop rekenkundige gemiddelde van die insetsein te bereken. Hierdie tipe filter word gewoonlik genoem hardloop gemiddelde. Jy shouldnrsquot gebruik diegene omdat hulle te skakel sekere frekwensies in jou spektrum en ander omgekeer. Thatrsquos slegte indien u belangstel in 'n spesifieke frekwensie band, wat óf uitgeskakel (geen reaksie) of omgekeer (verandering van teken en dus oorsaaklikheid) (kyk bladsy 177 in my handboek MATLAB Resepte vir Aardwetenskappe, Springer 2010) is. Hier is 'n MATLAB Voorbeeld om die uitwerking van die bestuur van hulpbronne te sien. As 'n voorbeeld, die toepassing van die filter om 'n sein met 'n tydperk van ongeveer 1 / 0,09082 heeltemal uitskakel dat sein. Verder, aangesien die omvang van die frekwensieweergawe is die absolute van die komplekse frekwensie reaksie, die grootte reaksie is eintlik negatief tussen 0,3633, en tussen 0,4546 en die Nyquist frekwensie. Alle sein komponente met frekwensies binne hierdie intervalle word weerspieël op die t-as. As 'n voorbeeld, probeer ons 'n sinusgolf met 'n tydperk van 7,0000, bv 'n frekwensie van ongeveer 0,1429, wat binne die eerste interval met 'n negatiewe omvang reaksie: t (1: 100) x10 2sin (2pit / 7) B10 kinders (1,11) / 11 M10 lengte (B10) Y10 filter (B10, 1, x10) Y10 Y10 (1 (m10-1) / 2: end (m10-1) / 2,1) Y10 (END1: endm10-1,1) nulle (m10-1,1) plot (t, x10, t, Y10) Hier is die amplitude van die filter wat die nulle en die knip: h, w freqz (b10,1,512) f 1W / (2pi) omvang ABS (h) plot (f, omvang) die sinusgolf met 'n tydperk van 7 ondervind 'n amplitude vermindering van bv sowat 80 maar ook verander teken soos jy kan sien uit die plot. Die uitskakeling van sekere frekwensies en daarby van die sein het belangrike gevolge terwyl die interpretasie van kousaliteit in aardwetenskappe. Hierdie filters, al is hulle word as standaard in sigblad programme vir smoothing, moet dus heeltemal vermy. As 'n alternatief, moet filters met 'n spesifieke frekwensie reaksie gebruik word, soos 'n Butterworth laagdeurlaatfilter. Het jy 'n vraag wat jy hoef beantwoord quicklyMoving Gemiddelde Filter (MA filter) laai. Die bewegende gemiddelde filter is 'n eenvoudige Low Pass FIR (Eindige Impulse Response) filter wat algemeen gebruik word vir glad 'n verskeidenheid van monsters data / sein. Dit neem M monsters van insette op 'n tyd en neem die gemiddelde van die M-monsters en produseer 'n enkele uitset punt. Dit is 'n baie eenvoudige LPF (laaglaatfilter) struktuur wat handig te pas kom vir wetenskaplikes en ingenieurs om ongewenste lawaaierige komponent filter van die beoogde data. As die filter lengte toeneem (die parameter M) die gladheid van die uitset verhoog, terwyl die skerp oorgange in die data gemaak word toenemend stomp. Dit impliseer dat die filter het 'n uitstekende tyd domein reaksie, maar 'n swak frekwensieweergawe. Die MA filter voer drie belangrike funksies: 1) Dit neem M insette punte, bere die gemiddelde van die M-punte en produseer 'n enkele uitset punt 2) As gevolg van die berekening / berekeninge betrokke. die filter stel 'n definitiewe bedrag van die vertraging 3) Die filter dien as 'n laaglaatfilter (met 'n swak frekwensiedomein reaksie en 'n goeie tyd domein reaksie). Matlab Kode: Na aanleiding van Matlab kode simuleer die tydgebied reaksie van 'n M-punt bewegende gemiddelde filter en ook plotte die frekwensieweergawe vir verskeie filter lengtes. Tyd Domain Reaksie: Op die eerste plot, ons het die insette wat gaan in die bewegende gemiddelde filter. Die insette is raserig en ons doel is om die geraas te verminder. Die volgende figuur is die uitset reaksie van 'n 3-punt bewegende gemiddelde filter. Dit kan afgelei word uit die figuur dat die 3-punt bewegende gemiddelde filter nie veel in die filter van die geraas gedoen het. Ons verhoog die filter krane tot 51-punte en ons kan sien dat die geraas in die uitset baie, wat uitgebeeld word in die volgende figuur verminder. Ons verhoog die krane verder tot 101 en 501 en ons kan waarneem dat selfs-al die geraas is amper nul, die oorgange is drasties afgestomp uit (kyk na die helling op die weerskante van die sein en vergelyk kan word met die ideale baksteenmuur oorgang in ons insette). Frekwensie: Van die frekwensieweergawe dit kan beweer dat die roll-off is baie stadig en die stop orkes verswakking is nie goed nie. Gegewe hierdie stop-band attenuasie, duidelik, die bewegende gemiddelde filter kan nie een band van frekwensies van 'n ander te skei. Soos ons weet dat 'n goeie vertoning in die tydgebied resultate in 'n swak vertoning in die frekwensiedomein, en omgekeerd. In kort, die bewegende gemiddelde is 'n buitengewoon goeie glad filter (die aksie in die tydgebied), maar 'n besonder slegte laaglaatfilter (die aksie in die frekwensiedomein) Eksterne skakel: aanbevole boeke: Primêre SidebarI nodig om 'n bewegende ontwerp gemiddelde filter wat 'n afsnyfrekwensie van 7.8 Hz het. Ek het gebruik voordat bewegende gemiddelde filters, maar so ver as Im bewus, die enigste parameter wat in gevoer kan word is die aantal punte wat gemiddeld. Hoe kan dit met 'n afsnyfrekwensie Die omgekeerde van 7.8 Hz is 130 ms, en Im werk met data wat getoets by 1000 Hz. Impliseer dit dat ek dit behoort te word met behulp van 'n bewegende gemiddelde filter venster grootte van 130 monsters, of is daar iets anders wat Im hier vermis gevra 18 Julie 13 aan 09:52 Die bewegende gemiddelde filter is die filter gebruik word in die tydgebied te verwyder die geraas bygevoeg en ook vir glad doel, maar as jy dieselfde bewegende gemiddelde filter gebruik in die frekwensiedomein vir frekwensie skeiding dan prestasie sal ergste wees. so in daardie geval gebruik frekwensiedomein filters uitvoering maak user19373 3 Februarie by 05:53 Die bewegende gemiddelde filter (soms omgangstaal bekend as 'n wagon filter) het 'n vierkantige impulsrespons: Of, anders gestel: Onthou dat 'n diskretetyd-stelsels frekwensieweergawe is gelyk aan die diskrete-tyd Fourier-transform van sy impulsrespons, kan ons dit soos volg bereken: Wat was die meeste belangstelling in jou geval is die grootte van die filter, H (omega). Met behulp van 'n paar eenvoudige manipulasies, kan ons kry dat in 'n makliker om te begryp vorm: Dit kan nie makliker om te verstaan ​​kyk. As gevolg van Eulers identiteit. onthou dat: Daarom kan ons skryf die bogenoemde as: Soos ek al voorheen gesê, wat jy regtig bekommerd oor die omvang van die frekwensieweergawe. Dus, kan ons die grootte van die bogenoemde te neem om dit verder te vereenvoudig: Let wel: Ons is in staat om die eksponensiële terme uit te laat val, omdat hulle dit nie invloed op die grootte van die resultaat e 1 vir alle waardes van omega. Sedert xy xy vir enige twee eindige komplekse getalle x en y, kan ons aflei dat die teenwoordigheid van die eksponensiële terme dont raak die algehele omvang reaksie (in plaas daarvan, hulle invloed op die stelsels fase reaksie). Die gevolglike funksie binne die omvang hakies is 'n vorm van 'n Dirichlet kern. Dit is soms 'n periodieke sed funksie, want dit lyk soos die sinc funksie ietwat in voorkoms, maar is periodieke plaas. In elk geval, sedert die definisie van afsnyfrekwensie ietwat is underspecified (-3 dB punt -6 dB punt eerste sidelobe nul), kan jy die bostaande vergelyking gebruik om op te los vir alles wat jy nodig het. Stel H (omega) ter waarde wat ooreenstem met die filter reaksie wat jy wil by die afsnyfrekwensie: spesifiek, kan jy die volgende doen. Stel omega gelyk aan die afsnyfrekwensie. Om 'n deurlopende-time frekwensie om die diskrete-tyd domein karteer, onthou dat omega 2pi frac waar FS is jou monster tempo. Vind die waarde van N wat gee jou die beste ooreenkoms tussen die linker - en regterkante van die vergelyking. Dit moet die lengte van jou bewegende gemiddelde wees. As N is die lengte van die bewegende gemiddelde, dan 'n geskatte afsnyfrekwensie F (geldig vir N GT 2) in genormaliseer frekwensie Ff / fs is: Die omgekeerde hiervan is Hierdie formule is asimptoties korrekte vir groot N, en het ongeveer 2 fout vir N2, en minder as 0,5 vir N4. P. s. Na twee jaar, hier uiteindelik wat die benadering gevolg. Die gevolg is gebaseer op ongeveer dieselfde MA amplitude spektrum rondom f0 as 'n parabool (2 orde Series) volgens MA (Omega) ongeveer 1 (frac - frac) Omega2 wat meer presiese naby die nul kruising van MA (Omega) gemaak kan word - frac deur te vermenigvuldig Omega deur 'n koëffisiënt verkryging MA (Omega) ongeveer 10,907523 (frac - frac) Omega2 die oplossing van MA (Omega) - frac 0 gee die resultate hierbo, waar 2pi F Omega. Al die bogenoemde het betrekking op die -3dB afsny frekwensie, die onderwerp van hierdie post. Soms al is dit interessant om 'n verswakking profiel in stop-orkes wat vergelykbaar is met dié van 'n 1 Om IIR laaglaatfilter verkry (enkele paal LPF) met 'n gegewe -3dB afsny frekwensie (so 'n LPF is ook bekend as lekkende integreerder, 'n paal nie presies by DC, maar naby aan dit). Om die waarheid te beide die MA en die 1ste orde IIR LPF het -20dB / dekade helling in die stop-band ( 'n mens moet 'n groter N as die een wat in die figuur, N32, om dit te sien), maar terwyl MA het spektrale nulls by Fk / n en 'n 1 / f evelope, die IIR filter het slegs 'n 1 / f profiel. As 'n mens wil 'n MA filter met 'n soortgelyke geraas filter vermoëns as hierdie IIR filter verkry, en ooreenstem met die 3dB afgesny frekwensies om dieselfde te wees, op die vergelyking van die twee spektra, sou hy besef dat die stop orkes rimpeleffek van die MA filter beland 3dB laer as dié van die IIR filter. Met die oog op dieselfde stop-orkes rimpeleffek (maw dieselfde geraas krag verswakking) as die IIR kry filtreer die formules kan soos volg gewysig word: ek het terug die Mathematica script waar ek bereken die uitroei vir 'n paar filters, insluitend die MA een. Die gevolg is gebaseer op ongeveer dieselfde MA spektrum rondom f0 as 'n parabool volgens MA (Omega) Sonde (OmegaN / 2) / Sonde (Omega / 2) Omega 2piF MA (F) ongeveer N1 / 6F2 (N-N3) pi2. En die afleiding van die kruising met 1 / sqrt van daar af. â € Massimo 17 Januarie by 02:08