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Sinus über Rauschen - Signalverarbeitung



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18.03.2011, 15:58 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 18.03.2011 16:14 von SoR.)
Beitrag #1

SoR Offline
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Sinus über Rauschen - Signalverarbeitung
Hallo Alle zusammen!

Ich bin absoluter LabVIEW-Neuling (~3 Monate bisher) und stehe vor einer (etwas) komplexen aber interessanten Aufgabe.

Es geht darum Daten zu erfassen (0-2000Hz) und diese in einem Ringspeicher zwischenzuspeichern.
Wenn eine bestimmte Grenzamplitude überschritten wird, soll der komplette Ringspeicher auf dem Rechner gespeichert werden.

Soweit ist mir (relativ) klar wie ich vorgehe und was ich tue...

ABER:
Das zu erfassende Signal ist ein Sinus/Rausch Signal.
Hierbei MUSS es möglich sein Sinus UND Rauschen getrennt auszuwerten (mittels FFT/PSD) und für beide getrennt die Grenzamplituden zu definieren.

Sinus:
Amplitude und Frequenz verändern sich im Laufe der Messung

Rauschen:
Amplitude über Bandbreite variabel

Ich bin einfach mal ganz naiv dran gegangen und hab versucht das gemessene Signal zu analysieren und die aktuelle Frequenz und Amplitude des Sinus ermittelt.
Aus den beiden Ergebnissen hab ich dann versucht einen Sinus zu erstellen und den vom gemessenen Signal "abzuziehen", um somit das Rauschen alleine zu erhalten.
Wie gesagt sehr naiv aber ein Versuch war es Wert.
Im daraus erzeugten Signal hab ich durch die Aktion allerdings nur noch mehr Sinussignale generiert.
(Vielfache der aktuellen Sinusfrequenz)

Meine Frage ist nun an euch, ob jemand spontan ne Idee hat wie man bei der Aufgabe weiter vorgehen könnte bzw wie man den Sinus vom Rauschen trennt.
Ich will keine Komplettlösung, bringt mir persönlich nichts. Aber ein paar Tipps wären schon ganz gut....

Bisher funktioniert es, Daten zu speichern und Grenzamplituden zu definieren, die bei Überschreitung eine Speicherung auslösen. (Getestet mit reinem Sinussignal)
Bringt aber eben bisher nichts, weil diese Art nichts mit den Sinus/Rauschsignalen anfangen kann.

P.S.: Sorry für den vielen Text, aber kürzer geht kaum...

P.P.S.: Messdaten werden mit einem USB-6009 erfasst. Blockdiagramm ist (noch) zu groß zum Online stellen folgt aber asap
Kleiner Nachtrag noch hier mal die gemessenen Signale...
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20.03.2011, 14:17
Beitrag #2

SoR Offline
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RE: Sinus über Rauschen - Signalverarbeitung
Mal ne Frage....
Hab ich die Aufgabe schlecht formuliert oder hat keiner ne Idee?
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20.03.2011, 15:42 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 20.03.2011 15:44 von IchSelbst.)
Beitrag #3

IchSelbst Offline
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RE: Sinus über Rauschen - Signalverarbeitung
(20.03.2011 14:17 )SoR schrieb:  Hab ich die Aufgabe schlecht formuliert oder hat keiner ne Idee?
Drittes ist der Fall: Erstes Posting Freitag, 16:00 Uhr. Da sind alle, die sich mit FFT auskennen, zu hause. Du weist ja: Freitag nach Eins macht jeder seins.

Wenn du sagst, dass dein Signal ein Gemisch aus einem Sinus ist und Rauschen, dann erwarte ich im Spektrum (Y-Achse=dB, X-Achse=Hz) ein Spike bei der Frequenz des Sinusses. In deinem PDF (wie wäre es mit VI posten statt pdf) sieht das aber gar nicht nach einem einzigen Sinus aus. Kannst du mal ein dB(Hz)-Diagramm posten?

Die Frequenz, an der der Spike auftritt, kannst du dann schon vom (Zeit)Signal abziehen, halt mit der entsprechenden Amplitude.


Noch eins zum zu großen Blockdiagramm: Teile auslagern in SubVIs! Dann klappts auch mit dem Posten.

Jeder, der zur wahren Erkenntnis hindurchdringen will, muss den Berg Schwierigkeit alleine erklimmen (Helen Keller).
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20.03.2011, 15:59 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 23.03.2011 13:34 von SoR.)
Beitrag #4

SoR Offline
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RE: Sinus über Rauschen - Signalverarbeitung
Ok mein Fehler tut mir leid!

Zum Diagramm bzw der Anregung. Ich habe vergessen dazu zu schreiben, dass die Darstellung mit Peak-Hold aufgezeichnet wurde.
Der Bereich zwischen ~50 und ~450 Hz zeigt den Sinus. Im Bereich von 0 bis 2000 Hz ist das Rauschen zu sehen.
Der Sinus ändert im Laufe der Messung seine Frequenz und Amplitude.
Diagramme sind nicht angepasst. Neue Bilder kommen Montag hab grade keinen Zugriff auf die Anlage um neue zu machen.

Das abziehen vom Zeitsignal geht auch. Das Problem dabei ist eben die Phase des errechneten Sinus, die passt nämlich nicht zum gemessenen Signal.
Da die errechnete Phase dauernd schwankt wird der Sinus manchmal verstärkt und manchmal abgeschwächt. Dadurch entstehen dann die hohen "neuen" Peaks und das sind alles Vielfache vom eigentlichen Sinus.
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20.03.2011, 18:58
Beitrag #5

jg Offline
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RE: Sinus über Rauschen - Signalverarbeitung
(20.03.2011 15:59 )SoR schrieb:  Neue Bilder kommen Montag ....
Bitte diesmal die Bilder nicht als PDF, sondern direkt als Bilder.

Gruß, Jens

Wer die erhabene Weisheit der Mathematik tadelt, nährt sich von Verwirrung. (Leonardo da Vinci)

!! BITTE !! stellt mir keine Fragen über PM, dafür ist das Forum da - andere haben vielleicht auch Interesse an der Antwort!

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23.03.2011, 07:57
Beitrag #6

SoR Offline
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RE: Sinus über Rauschen - Signalverarbeitung
Hallo,

Hatten leider Probleme im Labor, daher ging es erst heute.
Das Netzwerk blockt die Bilder der aufgezeichneten Werte, daher kommen die heute abend erst.

Blockdiagramm:
Sub-VI´s hab ich noch nicht eingefügt, bin auch noch am dran rum basteln und noch geht es mit der Übersicht.
Der Teil der mir im Moment wichtig ist und der größte Klärungsbedarf besteht, ist die Filterung von Rauschen und Sinus aus dem Zeitsignal.
Im Vi gekennzeichnet...


Angehängte Datei(en)
8.6 .vi  SOR.vi (Größe: 387,48 KB / Downloads: 270)
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23.03.2011, 13:10
Beitrag #7

IchSelbst Offline
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RE: Sinus über Rauschen - Signalverarbeitung
(23.03.2011 07:57 )SoR schrieb:  ist die Filterung von Rauschen und Sinus aus dem Zeitsignal.
Guckst du Anhang.

Rechnerisch scheint das so zu gehen. Problem ist, dass der überlagerte Sinus nicht überall gleichhoch ist ??


Angehängte Datei(en)
8.5 .vi  MyFFT.vi (Größe: 753,72 KB / Downloads: 300)

Jeder, der zur wahren Erkenntnis hindurchdringen will, muss den Berg Schwierigkeit alleine erklimmen (Helen Keller).
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25.03.2011, 07:34
Beitrag #8

SoR Offline
LVF-Neueinsteiger


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RE: Sinus über Rauschen - Signalverarbeitung
Hallo Alle zusammen!

Zunächst Danke für die Unterstützung von euch.

Da das Trennen des Sinus vom Rauschen nicht zuverlässig funktioniert, hab ich es auf eine andere Art realisiert.

Das gemessene Signal wir auf 2 Arten analysiert.
Zum einen wir mittels einer FFT der Sinus auf die Einhaltung seiner Frequenz und amplitude geprüft.
Um das Rauschen zu überwachen, wird in der PSD Ober- und Untergrenze über die Bandbreite des Signals überwacht. Hierbei wird jedoch die Frequenz, bei der der Sinus momentan auftritt (+-5Hz), bei der Auswertung ignoriert.

Danke nochmals!
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