Mérési jegyzőkönyv 9. mérés



Hasonló dokumentumok
2. gyakorlat Mintavételezés, kvantálás

5. mérés: Diszkrét Fourier Transzformáció (DFT), Gyors Fourier Transzformáció (FFT), számítógépes jelanalízis

X. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Villamos jelek mintavételezése, feldolgozása. LabVIEW 7.1

Digitális szűrők - (BMEVIMIM278) Házi Feladat

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba 7. mérés RC tag Bartha András, Dobránszky Márk

Villamos jelek mintavételezése, feldolgozása. LabVIEW előadás

Analóg-digitális átalakítás. Rencz Márta/ Ress S. Elektronikus Eszközök Tanszék

Mérési jegyzőkönyv a 5. mérés A/D és D/A átalakító vizsgálata című laboratóriumi gyakorlatról

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Fourier-sorfejtés vizsgálata Négyszögjel sorfejtése, átviteli vizsgálata

Digitális Fourier-analizátorok (DFT - FFT)

Mérés 3 - Ellenörzö mérés - 5. Alakítsunk A-t meg D-t oda-vissza (A/D, D/A átlakító)

Jelgenerálás virtuális eszközökkel. LabVIEW 7.1

KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR. Mikroelektronikai és Technológiai Intézet. Aktív Szűrők. Analóg és Hírközlési Áramkörök

Fehérzajhoz a konstans érték kell - megoldás a digitális szűrő Összegezési súlyok sin x/x szerint (ez akár analóg is lehet!!!)

Digitális jelfeldolgozás

Milyen elvi mérési és számítási módszerrel lehet a Thevenin helyettesítő kép elemeit meghatározni?

Mérés és adatgyűjtés

Mintavételezés és AD átalakítók

Shift regiszter + XOR kapu: 2 n állapot

π π A vivőhullám jelalakja (2. ábra) A vivőhullám periódusideje T amplitudója A az impulzus szélessége szögfokban 2p. 2p [ ]

Analóg-digitál átalakítók (A/D konverterek)

Aktív zajcsökkentő rendszerek megvalósítása szenzorhálózattal

A mintavételezéses mérések alapjai

Első egyéni feladat (Minta)

Analóg digitális átalakítók ELEKTRONIKA_2

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

2. Elméleti összefoglaló

Akusztikus MEMS szenzor vizsgálata. Sós Bence JB2BP7

1. Jelgenerálás, megjelenítés, jelfeldolgozás alapfunkciói

Gyakorló többnyire régebbi zh feladatok. Intelligens orvosi műszerek október 2.

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Ellenőrző kérdések a Jelanalízis és Jelfeldolgozás témakörökhöz

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 6. A MINTAVÉTELI TÖRVÉNY

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

3.18. DIGITÁLIS JELFELDOLGOZÁS

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

Iványi László ARM programozás. Szabó Béla 6. Óra ADC és DAC elmélete és használata

KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI KAR HÍRADÁSTECHNIKA INTÉZET

Elektronika Előadás. Digitális-analóg és analóg-digitális átalakítók

Wavelet transzformáció

EGYENÁRAMÚ TÁPEGYSÉGEK

Digitális jelfeldolgozás

Akusztikus mérőműszerek

Orvosi Fizika és Statisztika

Generátor harmadik harmonikus testzárlatvédelem funkcióblokk leírása

Hangszintézis Mérési segédlet Hangtechnikai Laboratórium 2. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Híradástechnikai Tanszék

Informatika Rendszerek Alapjai

FIR és IIR szűrők tervezése digitális jelfeldolgozás területén

Értékelés Összesen: 100 pont 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 35%.

A gyakorlat célja a fehér és a színes zaj bemutatása.

Laboratórium mérés Házi feladat. Készítette: Koszó Norbert (GTPL3A) Második (javított) kiadás

RC tag Amplitúdó és Fáziskarakterisztikájának felvétele

Lab. gyak.: jelszintézis (Wfm Editor, ARBgen) és jelanalízis (DSO/FFT)

Kompenzációs kör vizsgálata. LabVIEW előadás

Feszültségérzékelők a méréstechnikában

RC tag mérési jegyz könyv

1. ábra a függvénygenerátorok általános blokkvázlata

Elektronikus műszerek Spektrum analizátorok

ANTAL Margit. Sapientia - Erdélyi Magyar Tudományegyetem. Jelfeldolgozás. ANTAL Margit. Adminisztratív. Bevezetés. Matematikai alapismeretek.

A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Pohár rezonanciája

A tervfeladat sorszáma: 1 A tervfeladat címe: ALU egység 8 regiszterrel és 8 utasítással

Házi Feladat. Méréstechnika 1-3.

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 0. TANTÁRGY ISMERTETŐ

Négyszög - Háromszög Oszcillátor Mérése Mérési Útmutató

Az Informatika Elméleti Alapjai

Képrestauráció Képhelyreállítás

A stabil üzemű berendezések tápfeszültségét a hálózati feszültségből a hálózati tápegység állítja elő (1.ábra).

A hang mint mechanikai hullám

A/D és D/A átalakítók gyakorlat

1.1 Számítógéppel irányított rendszerek

BMF, Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar, Híradástechnika Intézet. Aktív Szűrő Mérése - Mérési Útmutató

Mintavételezés tanulmányozása. AD - konverzió. Soros kommunikáció

Áramkörszámítás. Nyílhurkú erősítés hatása

Műszertechnikai és Automatizálási Intézet MÉRÉSTECHNIKA LABORATÓRIUMI MÉRÉSEK ÚTMUTATÓ

Elosztott rendszerek és szenzorhálózatok 2.

Jelek és rendszerek 1. 10/9/2011 Dr. Buchman Attila Informatikai Rendszerek és Hálózatok Tanszék

Mérési útmutató. Széchenyi István Egyetem Távközlési Tanszék. Rádiófrekvenciás sáverősítők. intermodulációs torzításának vizsgálata

A Matlab Home címkéje alatt a File szekcióban található a New gomb. Erre klikkelve a felugró lehetőségek közül válasszuk a Script lehetőséget.

Elvis általános ismertető

PWM elve, mikroszervó motor vezérlése MiniRISC processzoron

1: Idõ(tartam), frekvencia (gyakoriság) mérés

Pataky István Fővárosi Gyakorló Híradásipari és Informatikai Szakközépiskola. GVT-417B AC voltmérő

Fourier térbeli analízis, inverz probléma. Orvosi képdiagnosztika 5-7. ea ősz

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Digitális modulációk vizsgálata WinIQSIM programmal

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

11. Orthogonal Frequency Division Multiplexing ( OFDM)

Mintavétel: szorzás az idő tartományban

CSAPADÉK ÉS TALAJVÍZSZINT ÉRTÉKEK SPEKTRÁLIS ELEMZÉSE A MEZŐKERESZTES-I ADATOK ALAPJÁN*

Bevezetés a méréstechinkába, és jelfeldologzásba jegyzőkönyv

Mérés és adatgyűjtés

Mérési útmutató. Széchenyi István Egyetem Távközlési Tanszék. SDR rendszer vizsgálata. Labor gyakorlat 1 (NGB_TA009_1) laboratóriumi gyakorlathoz

8. Laboratóriumi gyakorlat INKREMENTÁLIS ADÓ

Híradástechikai jelfeldolgozás

Digitális tárolós oszcilloszkópok

Elektromechanikai rendszerek szimulációja

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

E-Laboratórium 5 Közös Emitteres erősítő vizsgálata NI ELVIS-II tesztállomással Mérés menete

Átírás:

Mérési jegyzőkönyv 9. mérés Elosztott rendszerek és szenzorhálózatok 1. című laboratóriumi gyakorlatról A mérés helyszíne: Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék. IE. 225. BOSCH beágyazott rendszerek laboratórium A mérés időpontja: 2009. április 14. A mérést végezték: Madaras Gábor Turóczi Zoltán A mérést vezető oktató neve: Molnár Károly A jegyzőkönyvet tartalmazó fájl neve: BAMBI_Jegyzőkönyv_Madaras_Turoczi_9_es_meres.pdf Felhasznált eszközök: ZigBee kompatibilis rádiós kártya mitmótokból felépülő vezeték nélküli szenzorhálózat, melynek mótjai (szenzorok és bázisállomás) analóg digitális átalakítóval ellátott µc-eket tartalmaznak PC-s adatgyűjtőprogram: SerPr Matlab programrendszer

Mérési feladatok 1.Jelanalízis 1.1. A mérés sroán használt eszközöket üzembe helyeztük, bekapcsoltuk a szenzor bázisállomást,a soros porton keresztül a bázisállomás a PC-hez volt csatolva. A PC-s adatgyűjtőprogram működését ellenőriztük, időnként a bázisállomás alapállapotba állítására volt szükség a reset gomb benyomásával alapállapotva, mivel a d1, Tloc, d2 csatornákról érkező adatok nem ebben a sorrendben kerültek rögzítésre és továbbításra. A szenzormóton a K4 kapcsolót OFF állásba kapcsoltuk, hogy a szenzorkártya Line-In bemenetét mintavételezze. A bázisállomás K1, K2 kapcsolóit On állásba kapcsoltunk, a szenzorral szinkronizált mintavételezés és a jelfeldolgozási frekvenciája pedig a szernzor 1800Hz-es mintavételi frekvenciájával egyezzen meg. 1.2. 1V-os peak-to-peak amplitúdójú, 99.9 Hz-es jelet állítottunk be a jelgenerátoron, a mérés elvégezését követően beolvastuk a SerPr program által létrehozott adatfájlt. A vízszintes tengelyeb lévő idő átskálázásakor a mintavételi frekvenciának megfelelően 1800-al osztottuk, az amplitúdók ábrázoolásakor pedig a 8 bites (full scale 256 szint) 3.3V referenciafeszültségű jelnek megfelelően a jelből kivontuk a full scale felét, majd 2^8-al osztottuk, és megszoroztuk a referencia feszültséggel. 1. ábra - Átskálázott felvétel 1.3. A spektrum ábrázolásánál a kívánt 0.1Hz-es felbontási finomság elérése érdekében a mintavételi frekvencia tízszeresének megfelelő 18000 pontos (állandó mintaszám) disztkrét fourier transzformációt hajtunk végre, emellett a spektrum szimmetriáját figyelmbe véve csak a tartomány felét ábrázoljuk logartimikusan skálázva az y tengelyen lévő amplitúdókat. Ha a mintavételező rendszer bemenő szűrője zárósávjában nem megfelelő, akkor egyes jelkomponensek a mintavételi frekvencia egészszeresével eltolódva a visszaállító szűrő áteresztősávjába lapolódhatnak. A jelenség oka ugyanaz, mint a szivárgásé, de nem a visszaállító, hanem a bemenő szűrő zárósávja felelős érte. A mintasorozat spektrumának átlapolásmentességét biztosítandó a mintavételezésnek kitett jelet eleve szűrik. Ha ennek az ún. aliasing (bemenő) szűrőnek nem elég nagy a zárósávi csillapítása, akkor a visszaállítás során a szorosan vett átviteli sávon kívül esetleges jelösszetevők következtében ún. alias (ál) jelek keletkeznek. //forrás: tmit.bme.hu

A visszaállító szűrő zárósávi viselkedése lehet felelős a rekonstruált jeleben megjelenő, az eredeti jel sávján kívüli, szivárgó jelösszetevők megjelenéséért. Alulmintavételezett jel frekvenciája 1000Hz, a mért jel spektrumában viszont 800Hz környékén jelentkezik csúcs 10 2 Frequency content of y 10 1 10 0 10-1 10-2 10-3 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 frequency (Hz) 2. ábra - Alulmintavételezett 1000Hz-es jel spektruma Alacsonyabb frekvencájú 100 Hz-es, 2 Vpp amplitúdójú jelet beállítva a mintavételi tételt betartva kb. 100Hz-es jelről is készítettünk felvételeket:

3. ábra - A 100Hz-es jel spektruma A jel frekvenciája a spektrum alapján 99.9 Hz, vagyis kis hibával, és helyesen mérhető. A jel amplitúdója az ablakozatlan spektrum alapján 1.943 Vpp, ez ablakozással később nagyobb pontossággal vált detektálhatóvá. 1.4. Koherens mintavételnek nevezzük,mikor a jelből egészszámú periódust dolgozunk fel, tehát a regisztrátum T hossza egészszámú többszöröse (m-szerese) a jel T periódusidejének. Ahhoz, hogy koherens és nem koherens mintavételezés között váltsunk, a jel frekvenciáját változtatunk kell, a mintavételezés állandó frekvenciájú. A nem koherens mintavétel (a mintavételi idő nem a jel periódusidejének egész számú többszöröse) esetén a DFT által kiszámított pontok nem egyeznek meg az eredeti jel spektumában lévő csúcs nagyságával. Ezt a tetőesés jelenségét illusztrálja a következő ábrákon. Ennek a minimalizálására különböző ablakozást végzünk. Az ablakozást a mérési útmutatóban leírtaknak megfeleően a kijelölt Matlab parancsokkal hajtottuk végre: rectwin(n), hanning(n) és flattopwin(n), azonos ábrára rajzoltuk ki a spektrumokat az előző pontban ismertetett módon. Az ablakozatlan jel spektruma egybeesik a rect módszerel ablakozottéval. Az ábrán jól látni, hogy a flattop-nál kapjuk a legmagasabb amplitúdót, vagyis itt a legkisebb a tetőesés mértéke. Hanning ablakozásnál a tetőesés mértéke valamivel nagyobb.

4. ábra - Nem koherens mintavételezés valamivel kevesebb mint 100 Hz-en és az ablakozások hatása a spektrumra

5. ábra - Koherens mintavételezésnél a 100 Hz-es jelnek pont a csúcsára is esik minta, a tetőesés nincs Nem koherens mintavételezés esetén az ablakfüggvénynek nem a zéruspontjai esnek azokra a helyekre, ahol a DFT a spektrumot számítja, így olyan frekvenciákon is megjelennek komponensek, ahol nem található jel. A visszaállító rendszer szűrője távolítja el a mintasorozat spektrumából mindazokat a spektrális komponenseket, amelyek a bemenő jel spektrális komponenseitől a mintavételi frekvencia egész sokszorosaival térnek el. Ha a visszaállító szűrő zárósávja nem elég nagy csillapítású, e komponensek megjelennek a szűrő kimenetén, ezt szivárgásnak nevezzük. A spektrálisszivárgást (leakage), azaz az ablakfüggvény nem nulla pontjainak beszivárogása a számított pontokra az alábbi ábrák személtetik:

Az ablakozott jel frevenciaspektruma RECT HANNING FLATTOP 10 1 10 0 Amplitúdó 10-1 10-2 10-3 80 85 90 95 100 105 110 115 120 Frekvencia [Hz] 6. ábra - Nem koherens mintavételezés és a leakage jelenség külömböző albakozások esetén 7. ábra - Koherens mintavételezés, az ablakozás a beszivárgást itt is láthatóan csökken

1.5. Ha telítésbe visszük a mérőeszközt, tehát a jelamplitúdóját a kivezérlési tartomány felé visszük, ennek megfelelően a hasznos alapharmóniukus értéke a telítési érték lesz, míg a zajal terhelt felharmónikusok teljesítménye tovább nő. Ezen aránytalan mérés eredménye pedig nagyobb torzítás lesz. A jel-zaj viszonyt az alapharmónikus zajból való delta kiemelkedésének megmérésével számítottuk. 10 2 A mért d1 jel frevenciaspektruma Ablakozatlan maximum pont 10 1 10 0 X: 199.9 Y: 0.1564 10-1 Amplitúdó 10-2 10-3 10-4 10-5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Frekvencia (Hz) 8. ábra - Túlvezérelt jel spektruma A 100 Hz-es, 3,6 Vpp amplitúdójú jel spektrumáról leolvasott amplitúdóértékek Jól láthatóan a páratlan felharmónikusok jelennek meg erőteljesen. 100Hz y=67.22 200Hz y=0.1546 300Hz y=11.79 400Hz y=0.2451 500Hz y=0.3647 600Hz y=0.06417 700Hz y=1.921 800Hz y=0.05797 900Hz (ezt felezzük) y=0.4171, ennek a felével 0.2087-tel számoluk SNR = 10*log10(Pjel/Pzaj) [db] = 10*log10(67.22l/(0.1546+11.79+0.2451+0.3647+0.06417+1.921+0.05797+0.2087)) = 10*log10(67.22l/14.8062)= 6.57 db

9. ábra -A torzítás hatása Az útmutatóban (20)-assal jelölt egyenletet használva, vagyis Total Harmonic distoration + Noise típusú torzátást számolunk, ahol a zajjal terhelt jel komponenseit osztjuk le a jel (alapharmúnikus) amplitúdójával, és egy viszonyszámot kapunk eredményül. Torzítási tényezőnek 3.5171 értéket kaptunk.

2. Szinkronizációvalkapcsolatosjelenségekvizsgálata 2.1. A mérési adatokat megjelenítő PC-s programot elindítottuk. A K1 kapcsolóval a szinkronizációt tudjuk ki- illetve bekapcsolni. Szinkronizáció hiányában, az érkezési idő Tloc, mely a bázisállomás utolsó megszakítási időpontjától számítva értendő. Körülbelül 2,5 másodpercnél kapcsoltuk ki a szinkronizációt, majd a 7. másodpercnél vissza. Bekapcsolt szinkronizáció mellett a Tloc értéke megközelítőleg nem több mint 20 milisekundumos ingadozást mutat. Mivel a szenzormót adatküldési frekvenciája a bázismót felé (Ts) kisebb, mint a bázismót megszakítási frekvenciája (Tb), amikor az adatokat a PC felé küldi, ezért látni, hogy a Tloc idő csökken, amíg a bázismót állít a Tb frekvencián és ekkor ismét megnő a Tloc értéke. Így tartja közel azonos értéken. K1 = OFF kikapcsolt szinkronizácó meleltt a felvétel ideje alatt folyamatosan nő. 10. ábra - Tloc változása a szinkronizálás ki- és bekapcsolásainak hatására 2.2. A fenti ábrán látható módon az y tengelyen a Tloc értékeit ms-ra skálázva ábrázoltuk figyelembe véve, hogy a Tloc a mót órajelének periódusidejében van meg adva, az órajel frekvencia pedig 8MHz, a mintavételi frekvencia 1800Hz. 2.3. Megfelelő hosszúságú mérést végezve az előbbiek szerint Tloc idő folyamatosan nő addig, amíg egy Tb alatt két adat nem érkezik, és ekkor ismét visszaesik (átcsordul) a Tloc értéke. A fűrészjel csúcsértéke 4443 vagyis 0.5554ms, ami a maximális 1/1800s-nak felel meg. A mintavételi frekvencia elérésénél csordul át. Ha lassabb a mót bázisállomás, annak frekvenciája 1800Hz. A két átfordulás között eltelt időből számítható a sebességkülömbség. Δf=1/Tx, ahol Tx a mérés alapján 71.2 másodperc

0.7 Az érkezés Tloc értéke Tloc 0.6 0.5 0.4 Tloc [ms] 0.3 0.2 0.1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Idõ [s] 11. ábra - Az átfordulás szemléltetése hoszabb felvételen 2.4. A kézzel végzett szinkronizáció során az SW1 nyomógombot használva kismértékben sikerült ellenhangolni a a bázisállomás jelfeldolgozási frekvenciáját K3 kapcsoló által jelölt irányba. A mót bázisállomás gyorsabb (1820Hz), Tloc folyamatosan csökken szinkronizáció és ellenhangolás nélkül. A Tloc értékét megpróbáltuk egy intervallumon belül tartani, vagyis 3800-as szint elérésekor nyomtuk meg a kézi állítású szinkronizáció gombot. A kézi szinkronizáció 200-as intervallumon belül változott. A mót saját szinkronizációja 20 ms-os intervallumon belül tartja a Tloc-ot. 4050 4000 3950 3900 3850 3800 3750 0 5 10 15 20 25 12. ábra - A "kézi" ellenhangolásos szinkronizálás

3. Szinkronizáció lineáris interpolációval 3.1. A bázisállomás jelfeldolgozási frekvenciáját: K2=OFF és K1=OFF állapotba kapcsolásával állítottuk be úgy, hogy ne legyen szinkronizáció, és a bázisállomás jelfeldolgozási frekvenciája 1820 Hz, Td értékét továbbítja a bázisállomás. 3.2. A jelgenerátor frekvenciáját 100Hz-re állítottuk. Mintaismétlést tapasztalunk, mivel túl gyorsan kéri le a mintákat a bázisállomás, egyes mintákat kétszerkap meg. Ennek következtében láthatóak az alábbi felvételen rövidebb konstans szakaszok a periodikusan változó jelben. 13. ábra - Alacsony frekvenciás jel szinkronizálatlanságból adódó mintaismétlése 3.3. Az adatfájlban rendelkezésre álló a (3) képletben található paraméterneknem megfelelően elvégeztük a jel interpolációját, az ezt megvalósító programkód az N_times_interp.m fájlban található.közös ábrán jelenítjük meg az eredeti és az interpolált jelet. N-szeres interpoláció esetén minden két szomszédos mért pont közé n-1 nullát szúrtunk be, ezeket az ábrán a piros körök jelzik. Az interpolált jelet csak 1/n-es késleltetésel tudjuk számítani, mivel ismernünk kell a jel i+1-dik értékét az i-edik pont meghatározásához. Így a késeltetés Ts/n értékkel nő. ez az elcsúszás fázismodulációnak felel meg.

A mért d1 jel és interpoláltja 0.8 0.6 Eredeti jel Mintavételi pontok Interpolált jel Interpolált pontok 0.4 Feszültség [v] 0.2 0-0.2-0.4-0.6 0.57 0.575 0.58 0.585 0.59 0.595 Idõ [s] 14. ábra - Ötszörös lineáris interpolálás A mért d1 jel és interpoláltja 0.7 0.6 Eredeti jel Mintavételi pontok Interpolált jel Interpolált pontok 0.5 Feszültség [v] 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.602 0.603 0.604 0.605 0.606 0.607 0.608 Idõ [s] 15. ábra -Az ismétlődést a lineáris interpolálás nem korrigálja A mintaismétlődés helyén a lineáris interpolálásnak köszönhetően az interpolált jel követi az eredeti jelformát.

4.Interpolációvizsgálata 4.1. Elindítottuk a szinkronizációt: K2=ON és K1=ON állapotba kapcsolásával. 500 Hz-es jelet mintavételeztünk, ez a mintavételi frekvencia negyede és fele között található, periódusonként 3.3 mintát jelent. A mért d1 jel 0.6 0.4 0.2 Feszültség [v] 0-0.2-0.4-0.6 0.705 0.71 0.715 0.72 0.725 0.73 0.735 Idõ [s] 16. ábra - A viszgált jelalak 3.3 minta/periódus 4.2.Az elméleti összefoglalóban leírt algoritmussal végezzük el a jel tetszőleges, vagy a mérésvezető által előírt arányú interpolációját! Vizsgáljuk meg a különbséget az eredeti és az interpolált jel között. Az új mintavételi frekvencia Ni-szerese az eredetinek: fs = Ni*fs. Olyan jelet állítunk elő, melynek mintavételi frekvenciája fs, és úgy kapjuk meg, hogy az eredeti fs mintavételi frekvenciával mintavételezett jel mintái közzé(ni-1)darab nullát szúrunk be. Ezt követően interpoláló szűrőt alkalmazunk a MATLAB-ban rendelkezésre álló IIR szűrők között is megtalálható butter() Butterworth típusú negyedfokó szűrő karakterisztikát és az interpolálás fokának megefelelő vágási frekvenciát (f/2n) alkalmazva. Bővebben az LPF_interp.m fájlban olvasható a programos megvalósításkommentezve.

A mért d1 jel és interpoláltja 0.6 Eredeti jel Felvett pontok Interpolált jel 0.4 0.2 Feszültség [v] 0-0.2-0.4-0.6 0.632 0.634 0.636 0.638 0.64 0.642 0.644 0.646 0.648 Idõ [s] 17. ábra - Szűrővel végzett interpoláció

A feldolgozáshoz használt Matlab fájlok: szinkronizacio.m N_times_interp.m LPF_interp.m % Szinkronizacio.m close all clear all %-------------------------------------------------------------------------- % 1.2 Feladat %A kívánt mérési adatsorok beolvasása tallózással [filename, pathname]=uigetfile({'*.dat', 'DAT Files (*.*)'},'Tallózás'); %Párbeszédablak nyitása disp(['a következő fájl betöltve: ' strcat(pathname,filename)]) %A fájlnév és az elérési út kiiratása a képernyőre adatfile=fopen(strcat(pathname,filename)); %Az adatfájl beolvasása %adatfile=fopen('d:\student\beagyamblaborbsc2010\m_4\meres1_kellek\serpr\motedata\mic.dat'); adat=fscanf(adatfile, '%d, %d, %d\n', [3 inf]); %A beolvaopt adatok lementése egy adat nevű struktúrába fclose(adatfile); %Az adatfájl bezárása time=linspace(1,length(adat(1,:)),length(adat(1,:)))/1800; %Idő átskálázása fs=1800-nak megfelelően figure ('Name', 'A mért jel ábrázolása léptékhelyesen') plot(time,(adat(1,:)-128)/256*3.3) %Léptékhelyes ábrázolás xlabel('idő [s]') ylabel('feszültség [v]') title('a mért d1 jel') %-------------------------------------------------------------------------- % 1.3 Feladat %Spektrum ábrázolása N=18000; %N=fs*10 ajánlott, akkor a skálázás elhagyható, így a pontosság is 1/10=0.1Hz :) Y = fft(adat(1,:)-mean(adat(1,:)),n); %Diszkrét Fourier transzformáció a 0Hz-es komponenst eltávolítva Pyy =sqrt( Y.* conj(y) )/ N; %A teljesítményspektrum, A teljesítmény nagysága külömböző frekvenciákon f = 1800*(0:N/2)/N; %Az első N/2+1 pont ábrázolása (a többi N/2-1 pont redundás) a megfeleő frekvencia függvényében figure('name','a mért d1 jel frevenciaspektruma') semilogy(f,pyy(1:n/2+1)) %Az amplitúdó tengely értékeinek logaritmikus ábrázolása title('a mért d1 jel frevenciaspektruma') xlabel('frekvencia (Hz)') ylabel ('Amplitúdó') hold on semilogy(find(pyy==max(pyy),1,'first')*1800/n-0.1,pyy(find(pyy==max(pyy),1,'first')),'x') %A maximumpont szemléltetése legend('ablakozatlan','maximum pont') %Az alapharmonikus frekvenciájának és amplitúdójának kijelzése a command window-ban clc disp(['a jel frekvenciája a spektrum alapján ', num2str(f(find(pyy==max(pyy),1,'first'))),' Hz']) disp(['a jel amplitúdója a spektrum alapján ', num2str(pyy(find(pyy==max(pyy),1,'first'))/2/sqrt(2)/2/3.3),' Volt']) %-------------------------------------------------------------------------- % 1.4 Feladat % Ablakozás és hatása % MATLAB-ban rendre a rectwin(n), hanning(n) és flattopwin(n) függvényekkel kaphatjuk meg az ablakfüggvények értékeit adat(1,:)=adat(1,:)-mean(adat(1,:)); %ez nem kell

%ablak1_adat=rectwin(length(adat(1,:))).* (adat(1,:)-mean(adat(1,:)))'; ablak1=rectwin(length(adat(1,:))); %Ablakozunk RECT ablak1=ablak1/sum(ablak1); %Leosztjuk a összegével ablak1_adat = ablak1.* adat(1,:)'; %Szuperponáljuk a jelre Y = fft(ablak1_adat,n); % -mean(ablak1_adat) Pyy =sqrt( Y.* conj(y) );%/ N; figure('name','az ablakozott jel frevenciaspektruma') semilogy(f,pyy(1:n/2+1),':g') hold on disp(['a jel amplitúdója a RECT ablakozással ', num2str(pyy(find(pyy==max(pyy),1,'first'))/2/sqrt(2)/2/3.3),' Volt']) %ablak2_adat=hanning(length(adat(1,:))).* (adat(1,:)-mean(adat(1,:)))'; ablak2=hanning(length(adat(1,:))); %Ablakozunk HENNING ablak2=ablak2/sum(ablak2); %Leosztju a összegével ablak2_adat = ablak2.* adat(1,:)'; %Szuperponáljuk a jelre Y = fft(ablak2_adat,n); %-mean(ablak2_adat) Pyy =sqrt( Y.* conj(y) );%/ N; semilogy(f,pyy(1:n/2+1),':r') disp(['a jel amplitúdója a HENNING ablakozással ', num2str(pyy(find(pyy==max(pyy),1,'first'))/2/sqrt(2)/2/3.3),' Volt']) %ablak3_adat=flattopwin(length(adat(1,:))).* (adat(1,:)-mean(adat(1,:)))'; ablak3=flattopwin(length(adat(1,:))); %Ablakozunk FLATTOP ablak3=ablak3/sum(ablak3); %Leosztju a összegével ablak3_adat = ablak3.* adat(1,:)'; %Szuperponáljuk a jelre Y = fft(ablak3_adat,n); %-mean(ablak3_adat) Pyy =sqrt( Y.* conj(y) );%/ N; semilogy(f,pyy(1:n/2+1),':m') disp(['a jel amplitúdója a FLATTOP ablakozással ', num2str(pyy(find(pyy==max(pyy),1,'first'))/2/sqrt(2)/2/3.3),' Volt']) legend('rect','hanning','flattop', 'Location', 'BestOutside') title('az ablakozott jel frevenciaspektruma') xlabel('frekvencia [Hz]') ylabel ('Amplitúdó') hold off % 1.5 Feladat % Torzításmérés és Jel-zaj viszony x1_db=20*log10(pyy(find(pyy==max(pyy),1,'first'))); % f vagy Pyy adja az x1-et? torzitas=sqrt(sum(10.^((20*log10(pyy)-x1_db)/20))); disp(['a szinuszos jel torzítása: ' num2str(torzitas)]) % 2.1 Feladat %T_loc ábrázolása figure('name','az érkezés Tloc értéke') time=linspace(1,length(adat(2,:)),length(adat(2,:)))/1800; plot(time,adat(2,:)/8e3) %a mót periódusideje 8MHz title('az érkezés Tloc értéke') xlabel('idő [s]') ylabel('tloc [ms]') legend('tloc')

%n-szeres lineáris interpoláció végrehajtása n=5; Ts=n; time_i=linspace(1,length(adat(1,:)),length(adat(1,:))*n)/1800; adat_i=zeros(1,length(time_i)); for k=n+1:length(time)-1 adat_i(1,k*n)=(adat(1,k)-128)/256*3.3; end hold on stem(time_i,adat_i, 'r') indexes=find(adat_i); for m=1:length(indexes)-1 d2=adat_i(indexes(m)); d1=adat_i(indexes(m+1)); for Td=1:n adat_i(indexes(m)+td-1)=d2+(d1-d2)*(td-1)/ts; end end plot(time_i,adat_i) hold on stem(time_i,adat_i,'xb') legend('eredeti jel','mintavételi pontok','interpolált jel','interpolált pontok') %n-szeres interpoláció végrehajtása szűrő segítségével n=7; time_i=linspace(1,length(adat(1,:)),length(adat(1,:))*n)/1800; adat_i=zeros(1,length(time_i)); for k=n+1:length(time)-1 adat_i(1,k*n-(n-1))=(adat(1,k)-128)/256*3.3; end hold on stem(time_i,adat_i, 'm') fs=1800; order=4; fcutoff=fs/2/n; [A,B] = butter(order,fcutoff/(fs/2),'low'); adat_i=filtfilt(a,b,adat_i)*n; plot(time_i,adat_i, 'g') legend('eredeti jel','felvett pontok','interpolált jel') %K1=ON mintavételezési frekvencia %A szűrő fokszáma % A vágási frekvencia fs/(2*n), n szeresen decimálunk % Az amplitúdó n-ed részére csökken