ひとつ前へ WWWルートへ mad@mail.wind.ne.jp

波データの処理手法
 (C)数理設計研究所 Hal.T 2001/4
データの取得
  • HP200LX+GID-ADC+10倍ACアンプ
    により8192データを44秒間にわたって取得した
  • 186サンプル/秒、ナイキスト周波数は93Hzとなる
  • 10倍ACアンプはおおよそ0.01〜100Hzの−3dB帯域幅
  • 増幅後の感度は40mV/cmである
手続き(MathCAD8で実行)
  1. 元データからセンサ投入時の影響を計算
  2. 元データからセンサ投入時の影響を差し引く
  3. フーリエ変換して周波数特性を見る

1:水位センサを水中に投入したショック(ステップ信号)の推定

 センサを水中に投入すると水圧によるステップ信号がACアンプに加わる。
 ACアンプが持つ低域時定数(0.01Hz)により指数カーブで減衰信号が重畳している。数値計算の特性上、大きな信号成分は小さな信号をマスクする可能性がある。
 そこで波成分を際立たせるために、あらかじめステップ信号=指数部分を推定して差し引く処理をする。

赤色は原信号
青色は推定したステップ信号からきた減衰信号
時間幅は44秒

2:水位センサを水中に投入したショック(ステップ信号)の排除→波信号の抽出

 ステップ信号由来の指数的な減衰信号を差し引くと波成分を明瞭に観察することができる。
 フーリエ変換操作をするときに大きな信号に小さな信号がマスクされないメリットがでてくる。

赤色は波成分
時間幅は44秒

3:波信号の抽出 短時間挙動

 最初から2秒間を拡大したもので、大きくうねる信号は1秒ぐらいの周期を持っているように見える。

赤色は波成分
時間幅は2秒

4:波高値の周波数成分

 フーリエ変換+規格化後である。
 波振幅の周波数はおおよそ1Hz以下に集中していることがわかる。
 ACアンプの特性として1〜2Hz未満にすれば雑音性のスパイク信号を抑制する効果があると思われる。
 ただし、これはひとつの代表的な信号なので、もう少し多数のデータを統計的に検討する必要はある。

..end