Mengapa sampel pada frekuensi tertentu hanya untuk segera menurunkan sampelnya?

Saya minta maaf jika pertanyaan ini tidak diajukan dengan baik. Saya membaca makalah yang mengklaim sebagai berikut:

Vektor magnetometer disampel pada 100 Hz. Detektor memfilter dan menurunkan sampel vektor hingga 10 Hz untuk menghilangkan noise sinyal dan mengurangi perhitungan yang diperlukan untuk pemrosesan langsung pada jam tangan pintar.

Pertanyaan saya adalah: jika mereka menginginkan frekuensi sampling menjadi 10Hz, mengapa mereka tidak hanya sampel pada 10Hz pada awalnya?

jika mereka ingin frekuensi sampling menjadi 10Hz, mengapa mereka tidak hanya sampel pada 10Hz pada awalnya?

Untuk menghindari aliasing , sinyal harus disaring dengan lowpass sebelum pengambilan sampel. Tidak boleh ada frekuensi di atas Fs / 2 dalam sinyal analog (atau, secara realistis, frekuensi tersebut harus dilemahkan untuk dikubur dalam kebisingan, atau ke tingkat yang cukup rendah untuk memenuhi spesifikasi yang Anda inginkan).

Jika Anda sampel pada Fs = 10Hz dan ingin memperoleh katakanlah, sinyal 4Hz, filter Anda harus membiarkannya lewat, namun memberikan atenuasi yang kuat di atas 5Hz, sehingga akan memerlukan fungsi transfer datar dalam passband, kemudian jatuh terjerembab setelah frekuensi cutoff.

Filter tingkat tinggi ini sulit dan mahal untuk diterapkan di domain analog, tetapi sangat mudah dilakukan di domain digital. Filter digital juga sangat akurat, frekuensi cutoff tidak tergantung pada toleransi kapasitor misalnya.

Dengan demikian, jauh lebih murah untuk menggunakan lowpass analog orde rendah, oversample oleh faktor besar, kemudian menggunakan filter digital yang tajam untuk menurunkan sampel ke tingkat sampel akhir yang Anda inginkan.

Perangkat keras digital yang sama dapat digunakan untuk beberapa saluran juga. Pada frekuensi pengambilan sampel yang rendah ini, kebutuhan daya komputasi sangat rendah, dan mikrokontroler modern akan dengan mudah mengimplementasikan banyak saluran penyaringan digital dengan harga yang sangat murah.

Anda menyebutkan kata magnetometer. Ini sedikit memperluas ruang lingkup.

Magnetometer untuk mereka yang tidak terbiasa mengukur fluks magnet dan membuat tegangan / sinyal keluaran proporsional sesuai dengan fluks.

Kemungkinan Anda juga akan mendeteksi sejumlah besar "energi listrik" yang tidak diinginkan, karena energi magnetik yang terpancar dari setiap kabel listrik di sekitarnya.

Bahkan, pengambilan sampel langsung pada 10 hz di hadapan 50 hz bisa membuat Anda marah, karena Anda mungkin tidak tepat 10 hz, dan Anda akan melihat apa yang tampak seperti DC lambat yang bergeser ke atas dan ke bawah selama beberapa detik.

The 100Hz menjadi signifikan dalam membantu menghilangkan sinyal yang tidak diinginkan ini dari apa yang sebenarnya ingin Anda lihat. Ini khas untuk tempat-tempat di mana 50 hz ditemukan, di AS 60 hz tentu saja.

Jika Anda menggunakan magnetometer di beberapa negara, 100 hz / 10 hz tidak berfungsi dengan baik; Anda mungkin menemukan model yang berbeda untuk pasar ini.

Jawaban tentang antialiasing / filtering dll masih benar; ini hanya lebih spesifik untuk kasus penggunaan Anda.

Mereka tidak langsung mengurangi sampel. Mereka "memfilter dan menurunkan sampel". Agaknya filter adalah low-pass yang menghilangkan alias yang mungkin terjadi pada sinyal downsampled. Penyaringan juga dapat mengurangi kebisingan dengan menggunakan informasi dari beberapa sampel 100 Sps untuk berkontribusi menentukan masing-masing nilai sampel dalam sinyal (10 Sps) yang dihilangkan.

Ada banyak kasus di mana berbagai sumber kebisingan cepat (dibandingkan dengan sinyal) dapat mempengaruhi pembacaan. Contoh lain adalah fotodioda yang mengambil langkah lambat. Itu dapat dengan mudah mengambil flicker 50/60/100 / 120Hz dari sumber cahaya umum vairous tergantung di mana Anda berada, dan bahkan mungkin akan mengambil flicker lampu LED / fluorescent frekuensi tinggi.

Dalam beberapa kasus, Anda mungkin dapat menggunakan low-pass filter pada input, tapi sering sederhana untuk mengoptimalkan penyaringan dalam perangkat lunak (misalnya hanya oversample dan rata-rata beberapa nomor n sampel, di mana n adalah dikonfigurasi pengguna).

Mengurangi laju sampling tidak (tentu saja) (secara linear) meningkatkan waktu penyelesaian, jadi Anda pada dasarnya snapshotting sinyal input. Bahkan dalam MCP3002 misalnya, waktu penyelesaian didasarkan pada kecepatan clock SPI, yang dapat ditetapkan karena alasan lain dan tidak sama sekali pada laju pengambilan sampel sama sekali (yang masuk akal: perangkat tidak tahu tentang laju pengambilan sampel, hanya fakta bahwa itu diminta untuk sampel, tetapi angka lembar data menggunakan kecepatan jam yang ditetapkan dari laju sampling). Jika kinerja perangkat diatur oleh kecepatan jam, dan kecepatan jam minimum lebih tinggi dari yang Anda inginkan untuk kinerja, Anda mungkin juga membaca lebih cepat, dan rata-rata murah.

Pengambilan sampel secara berlebihan memudahkan filter aliasing dan respons transien, dengan SAR ADC, sementara rata-rata dengan penipisan mengurangi kebisingan oleh root dan sampel dalam perangkat lunak. Jika mengintegrasikan IDC AD berhasil, itu bisa dilakukan dalam satu langkah.