DE3222913A1 - Filteranordnung fuer die elimination von netzstoerungen - Google Patents

Description

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Filteranordnung für die Elimination von Netzstörungen

Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung für die Elimination von Netzstörungen gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Für die Elimination der Basisfrequenz einer Netzstörung ist es allgemein bekannt, Folgeproben aufzusummieren, die von einem zu analysierenden Signal aufgenommen worden sind.

Die Elimination von Netzstörungen wird allgemein bewirkt durch die Benutzung von Digitalfiltern, die jedoch von beträchtlich komplizierter Struktur bzw. Konstruktion sind und damit teuer sein können, und zwar insbesondere davon abhängig, wieviel Signalinformation für eine Analyse von den gefilterten Signalen gewünscht wird. Bei gewissen speziellen Anwendungen, wenn bspw. die zu analysierenden Signale eine Art von Geräuschsignalen sind, wie verschiedene bioelektrische Signale (EEG und EMG) kann die einzig interessierende Quantität die Amplitude eines Signales sein, wobei die obernerwähnten Digitalfilter sehr häufig für diesen Zweck unnötig kompliziert sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach gebaute und wirtschaftliche Filteranordnung zu schaffen für die wirksame

Ausfilterung aller Netzstörungen und die insbesondere geeignet ist, wenn Geräuschsignale der obenerwähnten Art analysiert werden sollen.

Diese Aufgabe ist mit einer Filteranordnung im Sinne des im Kennzeichen des im Hauptanspruch Erfaßten gelöst und in vorteilhafter Weiterbildung im Sinne des Unteranspruches.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Filteranordnung;

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Signalumf altung,wie sie der erfindungsgemäßen Filteranordnung innewohnt;

Fig. 3 schematisch die Filterung eines Ausgangssignals eines Umfalt-Abtastkreises (alissing sampling circuit) und

Fig. 4 eine Durchdringungskurve für die ganze Filteranordnung. Die Filteranordnung gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt:

Nach einer möglichen Verstärkung und Bandbestimmung wird ein zu analysierendes Signal 1 in einen Analog-Multiplexer 2 eingegeben.

Ein Referenzsignal mit Netzfrequenz wird in einen Frequenzverdopplungskreis eingeleitet, der in Fig. 1 von einem Dual-Multivibrator 4a, 4b dargestellt wird. Das Signal 5 wird für die Kanalwahl (A oder B) benutzt und das Signal 6, das die gedoppelte Netzfrequenz darstellt, wird benutzt, um analoge, diskrete Zeitmuster vom zu analysierenden Signal zu schaffen. Diese Muster werden durch Haltekreise 7,8 geleitet und gelangen in einen Summierkreis 9 zur Erzeugung von Signalen

worin X eine Anzahl η von Mastern bzw. Zeitproben ist.

Durch herkömmliche Z-Conversion wird erhalten (2) Y(Z) = 1 + Z"¹ ,

wobei eine Disposition Z = e^^w (w Frequenzvariable) zur Durchdringungskurve in diesem Stadium führt: W²=

Demgemäß ergibt sich eine Durchdringungskurve , worin H(w) = A(aus)/A(ein) eine periodische Funktion ist mit Nullpunkten bei Frequenzen w =71, 3/If 571 (rad/s).

Bei einer Kfosterfrequenz (Stichprobenfrequenz) loo Hz werden die Nullpunkte auf Frequenzen 5o, 15o, 25o Hz .. gesetzt. Zusätzlich wird

das Signal X + X,, auf Frerquenzen o-5o Hz umgefaltet (aliaserf).

Fig. 2 zeigt ein solches ümf altbeispiel:

Nach der Urafaltung sieht ein 15o Hz Signal aus wie ein 5o Hz Signal, sogar dann, wenn X+X , immer Null ist.

Ein wesentliches Merkmal ist in Fig. 3 dargestellt. Das Ausgangssignal (diskretes Zeitsignal) eines Umfaltstichprobenkreises wird durch ein Analogfilter (Filter Io in Fig. 1) gefiltert, das Frequenzen nahe O Hz und 5o Hz entfernt. Das Entfernen von O Hz ist besonders wichtig, der Anteil 5o Hz ist gemäß Formel (3) sehr klein (Nichtidealität der Summierung). Falls die Amplitude eines umgefalteten Ausgangssignales nun als eine Funktion von f (Fig.4) erkannt wird, so ist zu bemerken, daß die gewünschte Filterung von Netzharmonicen (mains harmonics) erreicht worden ist.

Ein anderer Vorteil der vorliegenden Lösung bzw. Filteranordnung besteht darin, daß das Gerät ebensogut auch bei anderen als 5o Hz Netzfrequenzen funktioniert und daß geringe Abweichungen in den Netzfrequenzen den Prozeß nicht stören.

Weil die Frequenzinformation, die vom Originalsignal als Ergebnis der Filteranordnung erhalten wird, sich infolge der Frequenzumfaltung abschwächt, ist die Lösung bestens anwendbar, wenn die wesentlich zu determinierende Quantität die Amplitude oder die Intensität eines

Signales ist, was oft der Fall ist bei der Analyse von bioelektrischen Signalen.

Anstelle eines Analog-Multiplexers gemäß Fig. 1 kann die diskrete Zeitstichprobe und das Summieren durch andere Analogschalter oder durch sogenannte Gommutativfilter bewirkt werden.

Claims (2)

1. (14 523)

   Patentansprüche:

   V. 1.J Filteranordnung für die Eliminierung von Netzstörungen aus einem elektrischen, insbesondere einem bioelektrischen Signal vom Geräuschtyp für die Signalanalyse hinsichtlich Quantitätscharakterisierung, insbesondere Amplitude oder Intensität, g ekennzeichnet durch die Kombination eines an sich bekannten Probenschaltkreises für die Erzeugung von analogen, diskreten Zeitstichproben von einem zu analysierenden Signal durch Benutzung gedoppelter Netzfrequenzen als Probefrequenz und von einem Summierer zur Erzeugung von Signalen

   ^Yn=l ^(Xn ^{+ X}n-l)

   aus analogen Folgeproben für das Ausfiltern der Netzfrequenz und ihrer ungeraden harmonischen Frequenzen und außerdem durch ein Hochpaßfilter für diese Y_fi Signale zur Ausfilterung selbst der harmonischen Frequenzen der Netzfrequenz.
2. 2. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Probenschaltkreis als einen Frequenzdoppler und Probezeitgeber einen dualen, monostabilen Multivibrator oder dergl. enthält für die Anklemmung der Netzfrequenz, wobei ein analoger Multiplexer oder dergl. Schaltkreis derart

   angeordnet ist, daß er vom Frequenzdoppier gesteuert wird und daß schließlich auch noch ein Haltekreis vorgesehen ist für die Aufsutnmierung der aufeinanderfolgenden analogen Proben.