Akademia Górniczo - Hutnicza W Krakowie ZAKŁAD METROLOGII						Dariusz Krakowski
LABORATORIUM METROLOGII
Wydział: EAIiE		Rok akad.: 1998 / 99		Rok studiów: II	Kierunek: Elektrotechnika			Grupa: 3
Temat ćwiczenia: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów pomiarowych
Data wykonania:			Data zaliczenia:			Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się, badanie oraz projektowanie filtru w programie matlab.

Filtracji sygnału dokonuje się po to, aby: sygnał wygładzić, wydzielić pewne składniki widma częstotliwościowego oraz np. Parametry w różnych przedziałach częstotliwości.

Sygnały wejściowe i wyjściowe filtru cyfrowego są sygnałami cyfrowymi. Sygnał cyfrowy zostaje zamieniony z analogowego poprzez przetwarzanie analogowo - cyfrowe:

• dyskretyzacja w czasie

• kwantyzacja w poziomie

• zakodowanie danej liczby binarnej

Częstotliwość próbkowania powinna być większa nią jakakolwiek częstotliwość składowa sygnału na wejściu przetwornika A/C. Aby sygnał był poprawnie odtwarzany wymagany jest dostatecznie mały stopień kwantyzacji.

2. Schemat układu blokowego:

3. Projektowanie filtru pasmowo - przepustowego:

Na początku określiliśmy rozmiary i parametry okna, które opisują następujące parametry:

• szerokość listka głównego widma

• poziom tłumienia pierwszego listka bocznego

Naszym zadaniem było utworzenie okna, które pozwalało by utworzyć filtr o tłumieniu rzędu 60 db dla częstotliwości znajdujących się poza pasmem.

W naszym przypadku wybraliśmy okno Kaisera. Na podstawie zadanych wartości:

• szerokość listka głównego = 0,1

• współczynnik tłumienia 60 db

program wyliczył następujące parametry okna:

• długość okna = 57

• beta = 8,16

Następnie zaprojektowaliśmy filtr o następujących parametrach:

• Częstotliwość próbkowania 48000Hz

• Częstotliwość dolna 8675Hz

• Częstotliwość górna 1075Hz

• Ilość wag 29

• Okno Keisera 8

• Beta 8,16

Filtr został sprawdzony przez badanie go sygnałem o regulowanej częstotliwości z generatora funkcyjnego. Wynik pracy filtru obserwowany był na oscyloskopie w postaci przebiegu czasowego przez porównanie amplitudy sygnału wejściowego i wyjściowego. Bezpośrednio charakterystykę częstotliwościową mogliśmy obserwować na ekranie monitora. Zaobserwowaliśmy przepuszczanie sygnału o częstotliwościach zawartych w zadanym paśmie filtra, natomiast częstotliwości znajdujące się poza pasmem przepustowym były silnie tłumione. Efekt działania naszego filtra mogliśmy zaobserwować słuchając muzyki z płyty CD oraz analizując poniższe dane:

Jakość filtracji:

Średnia (WYNIK) - Średnia (WZORZEC) = 0,0002

Średnia (SYGNAŁ) - Średnia (WZORZEC) = -0,0041

Błąd maksymalny abs. (WYNIK - WZORZEC) = 0,405

Błąd maksymalny abs. (SYGNAŁ - WZORZEC) = 3,091

Błąd odchylenia stand. (WYNIK - WZORZEC) = 0,120

Błąd odchylenia stand. (SYGNAŁ - WZORZEC) = 1,007

Stosunek sygnału do szumu w dB

Przed filtrem = -9,09

Po filtrze = 9,37

---