Kurzzeit-Fouriertransformation mit Korrektur des Anti-Aliasingfilters

Bearbeiter: Anika Chudzinska, Sven Kriener;
Betreuung: Dietmar Winkler

• Beginn: August 2008
  
• Ende: Oktober 2008
  

Qualifikationsziele:
Nach der Bearbeitung des Projektes:

• Sie sicher die Fast-Fourier-Transformation (FFT) und Kurzzeit-Fouriertransformation auf Basis der FFT anwenden
• kennen Sie den Einfluss eines Anti-Aliasingfilters auf das Amplituden und Phasen-Spektrum eines Signals
• haben Sie Ihre Programmierkenntnisse in LabView, MATLAB oder SciLab vertieft.

Aufgabe: Zur Analyse transienter Signale wird häufig die Kurzzeit-Fouriertransformation auf Basis der Fast-Fourier-Transformation (FFT) eingesetzt. Zur Vermeidung des Aliasings wird vor dem Abtasten ein Tiefpassfilter verwendet, das jedoch auch die relevanten Spektrallinien (Betrag und Phase) im Nutzband verändert.
Unter einer zu wählenden Programmierumgebung wie z.B. LabView, MATLAB oder Scilab ist mit realen Komponenten bestehend aus:

• einem Funktionsgenerator mit Sweep-Funktion
• einem Tiefpass-Filter 6. Ordnung (Eigenbau des Fachgebietes MDT)
• einer Datenerfassungskarte (Analog-Digital-Umsetzer mit Abtast-Haltekreis) von National-Istruments USB 6008/6009 und
• einem PC/Laptop
  

ein Messdatenerfassungssystem zu realisieren, das die Kurzzeit-Fourieranalyse durchführt und dabei den Phasen- und Amplitudenfehler des Filters ausgleicht. Realisieren Sie den Algorithmus derart, dass die Kurzzeit-Fourieranalyse mit überlappen dem Fenster möglich ist. Neben dem Rechteckfenster sollen auch die unter der gewählten Programmierumgebung zur Verfü̈gung stehenden weiteren Fenstertypen wie Blackman auswählbar sein. Versehen Sie das Programm mit einer grafische Bedienoberflä̈che. Strukturieren Sie Ihr Programm derart, dass sowohl verschiedene Tiefpass-Filter als auch verschiedene Messdatenerfassungskarten einsetzbar sind. Gehen Sie bei der Auslegung der Messkette von einer maximalen Nutzsignalbandbreite von 2 kHz aus und begründen Sie die Wahl der Abtastzeit. Welchen Einfluss hat die Auflösung des Analog-Digital-Umsetzers auf das Spektrum und auf die Korrekturen? Weisen Sie abschließend die Korrektheit des Algorithmus nach.

Voraussetzungen:

• Teilnahme an der Vorlesung Messdatenverarbeitung
• Für die Bearbeitung des Projektes gelten die Bedingungen und Vorgehensweisen aus dem Dokument "Leitfaden zu den Projekten Messdatenverarbeitung, Simulation und Technische Diagnose".
  

Arbeitsschritte (Minimum):

• Einarbeitung in das Thema Kurzzeit-Fouriertransformation
• Frequenzgangbestimmung des Anti-Aliasingfilters und Auslegung der Messkette
• Realisierung des Algorithmus zur Kurzzeit-Fouriertransformation mit Korrektur
• Erstellung grafische Bedienoberfläche
• Test des Algorithmus zur Kurzzeit-Fouriertransformation mit Korrektur
• Beispielanwendung zur Kurzzeit-Fouriertransformation mit Korrektur
• Abschlussbericht und Präsentation

Auf sorgfältige Dokumentation und selbstständige Arbeitsweise wird besonders Wert gelegt.

Dokumente
Projektbericht (PDF, 981,8 KB)