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Frequenzanteile aus Signal filtern

 

Alex_S
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     Beitrag Verfasst am: 07.08.2012, 08:48     Titel: Frequenzanteile aus Signal filtern
  Antworten mit Zitat      
Hi,
Ich habe wieder eine Frage zur Signalverarbeitung mit Matlab. Ich möchte aus einem Zeitsignal bestimmte Frequenzen herausfiltern. Siehe Spektrum im Anhang. Da ich leider sehr unerfahren in der Signalverarbeitung bin wollte ich hier einmal nach Möglichkeiten fragen das mit Matlab umzusetzen.

Das Signal s liegt als nx2-Matrix vor wobei s=[t s(t)] und n die Anzahl der Zeitschritte ist. Danke für eure Hilfe!

Gruß Alex

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     Beitrag Verfasst am: 07.08.2012, 10:00     Titel:
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Bist du dir sicher, dass deine Frequenzachse so stimmt? Das diskrete Spektrum wird ja im positiven Frequenzbereich bis zur halben Abtastrate fs dargestellt.

Du verwendest hier die Kreisfrequenz w = 2*pi*f
wn = halbe Abtastfreq. = 3 rad/s

fn = 3/(2*pi) = 0.477 Hz -> Abtastfreq. = 0.95 Hz

Das kommt mir aber sehr wenig vor.

Aber gut...es gibt mehrere Möglichkeiten das Signal zu Filtern.

1.) Tiefpass Filter, dabei werden alle Freq.-anteile über der cutoff frequency fc gedämpft. Wenn du nur den Signalanteil vor dem Peak haben willst, die beste Variante.
2.) Bandstop Filter...hier wird nur ein Freq.-bereich innerhalb der Grenzen fc1 und fc2 gedämpft
3.) auf Grund der Breite deines Peaks evtl. nicht möglich...ein Notchfilter. Dies ist eine spezielle Form des Bandstop Filters, wobei nur ein kleiner Bereich (eigentl. eine Notchfrequenz) gedämpft wird.

Hier mal ein Bsp. für Punkt 2

Code:

fs = 1000 ;% Abtastfrequenz in Hz
fn = 0.5 * fs; % Nyquistfre. in Hz
fc1 = 10/fn ; % normierte Cutoff Freq. 1 in Hz
fc2 = 30/fn ; % norm. Cutoff Freq. 2 in Hz
order = 10; % Die Höhe der Filterordnung bestimmt den Grad der Dämpfung, aber auch die Verzögerung (Phasenverschiebung), die das Filter erzeugt.

% Filterdesign als IIR Butterworth
% Hier wird nun ein Bandstop Filter mit 10. Ordnung erstellt, der den Bereich 10...30 Hz dämpft.
d=fdesign.bandstop('n,fc1,fc2', order, fc1, fc2);
% Filterobject erstellen
hd = butter(d);

% Signal filtern
signal = ....; ungefiltertes Signal
signal_filt = filter(hd,signal);
 
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Alex_S
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     Beitrag Verfasst am: 07.08.2012, 10:54     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Danke ! Der Bandstopfilter scheint mir eine gute Möglichkeit zu sein. Abtastfrequenz von 1Hz ist korrekt (das Signal ist eine Meeresströmung gemessen in 1s Schritten).

Gruß Alex
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     Beitrag Verfasst am: 07.08.2012, 11:04     Titel:
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Alles klar...

Es gibt auch noch andere IIR Filtervarianten als einen Butterworth...Cheby, Bessel etc., wodurch sich die Eigenschaften des Filters (Dämpfungs- und Phasenverlauf unterscheiden). Sollte der Butterworth nicht passen, müsstest du am Besten mal deine y-Achse des Freq.spektrums dB (logarithmisch) skalieren. Damit lässt sich dann die benötigte Dämpfung besser abschätzen. Ich würde aber zunächst mal die Grenzen festlegen und nun verschiedene Filterordnungen testen.
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