过滤振动引起的噪声所需的算法

Question

例如，您测量来自某个设备的数据，它可以是在桥上移动的对象的质量。因为移动质量会产生数据，这些数据会根据物体的质量以某种振幅振动。质量越大 - 振动越大。 有没有什么方法可以从这些数据中过滤出这种噪音？ 可能正在使用一些振动公式？不知道这里可以使用哪种公式或算法（过滤器）。请提出建议。 编辑2： 更好的图片，我只是为了更好地理解它：

画面不是很好。从该图表中可以看出频率是相同的 时间，但振幅周期性地变化。当移动道路上没有物体时，我会有类似的东西。 （传送带）。振动接近零值。 当物体移动时，我有相同的波动，振幅变化。 该图表可以表明可能存在一些施加到系统的力并且产生强制遮挡。所以我有兴趣消除这种噪音。我不知道是什么力量导致这种掩饰。很快，我希望我能得到一些关于非移动道路的数据，无论是否有物体，都可以与移动道路情况进行比较。

Answer 1

你最后一个情节中的内容基本上是一个调幅振荡，来自如下函数：

 f[x] := 10 * (4 + Sin[x]) * Sin[80 * x]

已选择常量以匹配您的情节（仅使用经验法则）

此功能的图是

这不是“噪音”（虽然也可能有些噪音），但可以轻松过滤。

让我们看看静态和移动有效载荷的数据......

修改

根据您对多条评论的回复，并根据我之前使用加权设备的经验：

1. 您正在连接物理世界，而不仅仅是从鼠标和键盘输入。了解设备，设备的工作原理以及设计方式非常重要。
2. 您需要校准程序。您必须使用多个主要重量来确保设备在整个比例下正常且线性地工作，并且静态情况的测量要比动态需求好得多。
3. 在进行某些实验并仔细查看生成的地块之前，您无法预测是否可以使用输送机中的多个负载进行测量
4. 您需要确保输送机中任何位置的负载显示相同的读数。或者至少你应该能够将阅读和位置联系起来。

正如我之前所说，你需要很多信息，而且似乎无法获得。我一直与设计设备的工程师一起工作。

不要犹豫，添加更多信息......

Answer 2

您是否尝试过具有低通特性的滤镜？平滑数据有不同的方法（即Savitzky-Golay，高斯，移动平均值），但通常，简单的N点中值滤波器已足够。

这实际上取决于你所追求的目标。

Answer 3

看看这本书：

The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing

您可以免费下载。特别是，请查看第14章和第15章。

Answer 4

如果频率随质量变化并且您正在尝试测量质量，为什么不测量振荡的频率并将其作为主要测量？

否则你需要一个可调谐的陷波滤波器 - 找出“噪声”的频率并将陷波滤波器调整到该值。

另一本要尝试的书是里昂Understanding Digital Signal Processing

Answer 5

为了平滑信号，我会对先前2 * n个样本求平均值，其中n是振动的最大预期波长。

这应该可以消除大部分噪音。

Answer 6

如果您对频率范围有所了解，只要测量周期足够长，您就可以进行简单的平均，以达到您想要达到的精度水平。您平均值的数据波长越大，贡献误差与部分波长的比率越小。

我建议先在像Matlab这样的软件中模拟/建模。

您需要考虑的数据：

预期的振动频率范围 您想要达到的测量精度 您想要测量的预期质量范围 质量对振动幅度的作用

Answer 7

您应该能够应用与noise-cancelling microphones相同的原理：将两个传感器放出，然后从主传感器中减去辅助传感器（远离良好信号源）信号（更接近良好信号源）信号。

显然，如果“噪音”相当均匀地到达两个传感器，而“信号”更强烈地到达主传感器，则效果最佳。

对于像声音这样的东西，传感器本身很容易做到，这使得您的软件更容易，性能更高。根据您测量的内容，使用多组硬件并在软件中进行取消可能更容易。

Answer 8

如果您可以表征不需要的振动噪声的频谱，您可能能够合成一组（近）最小相位陷波或带阻滤波器，以便您在所需的S处获得所需的信号。 / N比率，最小化延迟或数据集大小。

Answer 9

如先前的海报所述，过滤嘈杂的数字信号是直截了当的。有很多参考资料。但是你没有明确说明你的目标是什么，所以我们不能指出你的方向。您是否正在寻找桥上单个物体的单次测量？ [然后看其他答案]。

您是否正在监控此桥上的流量并在经过时权衡每个实体？然后，您需要确定实体何时在传感器上以及何时不在传感器上。通常，只要传感器的本底噪声明显低于您测量的信号，就可以通过简单的阈值来实现。

您是否正在尝试测量其他车辆引起的桥梁振动？在这种情况下，如果您遇到问题，或者更清晰的测量目标，您需要更昂贵的传感器。