Awọn anfani:
- Agbara lati kọ ni deede ati lo iṣapẹẹrẹ, Nyquist ati awọn imọran aliasing pẹlu atilẹyin AI
- Agbara lati tumọ FFT, apẹrẹ àlẹmọ ati awọn igbesẹ window sinu koodu yiyan ati awọn iṣiro pẹlu AI
- Agbara lati jẹrisi awọn abajade iṣelọpọ ifihan agbara ti a ṣe nipasẹ AI pẹlu ifihan itọkasi, iṣakoso ẹyọkan ati wiwọn
Sisẹ ifihan agbara jẹ ọkan ti ẹrọ itanna ati imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ: aworan ti gbigbe igbi foliteji, gbigbasilẹ ohun, kika sensọ kan, tabi ifihan agbara redio ati yiyo alaye ti o wa ninu rẹ, nu ariwo rẹ di, ati yi pada. Ninu ẹyọ yii, iwọ yoo rii bii o ṣe le lo AI lati kọ ẹkọ awọn imọran sisẹ ifihan agbara, ṣe àlẹmọ ati awọn iṣiro iyipada, ati ṣe itupalẹ pẹlu koodu Python. Ṣugbọn ikilọ kan lati ibẹrẹ: aṣiṣe oye kekere kan ni sisẹ ifihan agbara (iwọn iwọn iṣapẹẹrẹ ti ko tọ, window ti a fo, apakan interfering) yoo daruko abajade patapata ati ipalọlọ; Awonya si tun wulẹ dara, sugbon o jẹ ti ko tọ. Ti o ni idi ti o jẹ dandan lati ṣe idanwo gbogbo abajade ti AI gbejade lodi si ami itọkasi ti a mọ ati iṣakoso ẹyọkan.
Iṣapẹẹrẹ ati Nyquist: ibi ti gbogbo rẹ bẹrẹ
Lati ṣe ilana ifihan afọwọṣe kan (igbi lilọsiwaju) ninu kọnputa, a wọn ni awọn aaye arin kan ati yi pada si nọmba kan; Eyi ni a npe ni iṣapẹẹrẹ. O jẹ igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ (fs, ẹyọkan Hz) melo ni awọn ayẹwo ti a mu fun iṣẹju kan. Apejuwe Nyquist sọ pe lati gba ami ifihan kan pada ni deede, igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ gbọdọ jẹ o kere ju lẹmeji igbohunsafẹfẹ giga julọ ninu ifihan naa. Ti ipo yii ko ba pade, awọn igbohunsafẹfẹ giga bẹrẹ lati dabi awọn igbohunsafẹfẹ kekere; Eyi ni a npe ni aliasing ati pe data ti bajẹ patapata nitori o ko le ṣe iyatọ laarin awọn ipo meji wọnyi.
AI ṣe alaye imọran yii daradara ati pe o le ṣe afihan rẹ pẹlu awọn apẹẹrẹ. Ṣugbọn o pinnu nigbati o ba yan igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ rẹ: kini bandiwidi gangan ti ifihan agbara rẹ, ṣe o ni àlẹmọ afọwọṣe anti-aliasing, iyara wo ni ADC rẹ (Analog-Digital Converter: chirún ti o yi ami ifihan analog pada si nọmba) ṣiṣẹ gangan. AI le “dabaa” igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ kan, ṣugbọn aba yii jẹ amoro laisi wiwọn ojulowo ifihan agbara rẹ.
Imọran: Nigbati o ba beere ibeere AI kan, pato igbohunsafẹfẹ giga julọ ati bandiwidi ti ifihan agbara rẹ funrararẹ. "Ti ẹya ti o ga julọ ti ifihan agbara mi jẹ ~ 4 kHz, bawo ni MO ṣe le yan fs ati nibo ni MO yẹ ki o fi àlẹmọ egboogi-aliasing?" fẹran. Maṣe jẹ ki AI gboju le won julọ; odiwọn.
FFT ati igbohunsafẹfẹ onínọmbà
FFT (Fast Fourier Transform) jẹ algorithm ti o yara ti o yi ifihan agbara pada lati ipo akoko si ipo igbohunsafẹfẹ. Nitorina "awọn igbohunsafẹfẹ wo ni o wa ninu ifihan agbara yii ati pẹlu agbara melo?" dahun ibeere naa. AI ṣe daradara bi o ṣe le ṣe FFT, tumọ awọn abajade, ati kọ koodu Python (numpy/scipy). Ṣugbọn awọn aṣiṣe ti o wọpọ wa ni FFT, ati koodu AI le pẹlu wọn ni idakẹjẹ:
- Iwọn iwọn igbohunsafẹfẹ: Iwọn igbohunsafẹfẹ ti iṣẹjade FFT da lori igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ. Ti fs ba wa ni titẹ ti ko tọ, gbogbo awọn igbohunsafẹfẹ yoo jade lọna ti ko tọ, ṣugbọn aworan naa han deede.
- Windowing: Nigba ti a ba gba ami ifihan ipari kan, idalọwọduro yoo waye ni awọn egbegbe ati pe itankalẹ atansọ (jijo spectral) ni a ṣe akiyesi ni spekitiriumu naa. Windows bi Hann ati Hamming dinku eyi. Ti koodu AI ba fo window, abajade yoo jẹ ṣina.
- Iṣe deede iwọn: Iwọn iwọn ati atunṣe window ni a nilo lati yi iyipada titobi ti iṣelọpọ FFT pada si iye ti ara gangan. Ti o ba yọkuro, awọn titobi yoo jẹ aṣiṣe.
àlẹmọ design
Àlẹmọ jẹ Circuit tabi algoridimu ti o yọ awọn loorekoore ti aifẹ kuro ninu ifihan agbara kan. Awọn oriṣi ipilẹ mẹrin wa: kọja-kekere (kọja awọn igbohunsafẹfẹ kekere), kọja-giga, band-pass, ati band-pass (ogbontarigi). Awọn idile nla meji wa ti awọn asẹ oni-nọmba: FIR (idahun ifasilẹ ipari, iduroṣinṣin ati ipele laini) ati IIR (idahun ifasilẹ ailopin, iyipada ti o ga pẹlu iṣiro diẹ ṣugbọn iduroṣinṣin ati eewu alakoso).
AI ṣe alaye awọn igbesẹ apẹrẹ ti àlẹmọ (igbohunsafẹfẹ gige, bandiwidi, attenuation stopband, yiyan aṣẹ) ati kọ koodu idasisọpọ pẹlu scipy. Ṣugbọn igbohunsafẹfẹ gige ti àlẹmọ ti o ṣe apẹrẹ ni a fun ni deede (i ibatan si igbohunsafẹfẹ Nyquist), ati titẹ fs ni aṣiṣe nibi jẹ aṣiṣe ti o wọpọ pupọ. Ni afikun, iduroṣinṣin ati ipalọlọ alakoso le jẹ iṣoro ninu awọn asẹ IIR, ati idaduro le jẹ iṣoro ni awọn eto akoko gidi. Rii daju lati rii daju àlẹmọ ti ipilẹṣẹ AI pẹlu iwọn esi igbohunsafẹfẹ ati ifihan agbara idanwo ti a mọ.
mẹta mini igba
Ọran 1 - Gbigbọn agbekọja. Onimọ-ẹrọ ṣe ayẹwo gbigbọn mọto kan ni 1 kHz ati pe o rii tente to lagbara ni FFT ni 300 Hz. Oke yii, eyiti ko baamu apẹrẹ engine, jẹ airoju. Nibẹ ni kosi kan gidi paati ninu awọn engine ni ayika 1300 Hz; Iṣapẹẹrẹ 1 kHz ko to fun eyi (Nyquist 500 Hz) ati 1300 Hz ni agbekọja 300 Hz. Lẹhin ijiroro pẹlu AI “boya tente oke yii jẹ gidi tabi aliasing” ati jijẹ igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ si 5 kHz, tente oke han ni aaye to pe ni 1300 Hz. Ẹkọ: lori oke ti o ni ibeere, ibeere iṣapẹẹrẹ deedee.
Irú 2 - Fèrèsé ti a fo. Akọṣẹ kan beere koodu FFT kan lati AI ati ṣiṣe rẹ. O nireti ohun orin idanwo igbohunsafẹfẹ ẹyọkan ṣugbọn o rii itankale jakejado kaakiri. Iṣoro naa ni pe koodu ko ṣe windowing (jijo oju-ọna). Sọ fun AI “ṣe ṣafikun window Hann ki o lo atunṣe titobi” ati pe abajade yoo pada si tente didasilẹ ti a nireti. Ẹkọ: Ṣe idanwo koodu FFT pẹlu ami ifihan igbohunsafẹfẹ ẹyọkan ti a mọ; Ṣayẹwo awọn window ti o ba ti wa ni a jo.
Ọran 3 - Fs ti ko tọ. Onimọ-ẹrọ ṣe itupalẹ data lati olugbasilẹ. Ẹrọ ti o gbasilẹ ni 48 kHz, ṣugbọn aiyipada 44.1 kHz ti tẹ sinu koodu AI. Gbogbo awọn igbohunsafẹfẹ ti yipada nipasẹ 8%; Ohun orin 1000 Hz kan han ni 1088 Hz. Aṣiṣe ni a rii nigbati o ba ṣayẹwo awọn fs gangan ti ẹrọ wiwọn. Ẹkọ: igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ jẹ nọmba pataki julọ ninu pq onínọmbà; gbọdọ rii daju lati orisun.
Awọn awoṣe kiakia idakọ
FFT SETUP TEMPLATE"Kọ koodu itupalẹ FFT kan ni Python (numpy/scipy). Input: samplingfrequency fs=[value] Hz, signal string 'x'. Jẹ ki koodu naa ṣe AWỌN NIPA: (1) Waye window Hann, (2) Gba FFT, (3) ni deede iwọn ipo igbohunsafẹfẹ kan ni ibatan si fs, (4) iwọn titobi titobi titobi kọọkan. ti koodu naa "Jọwọ sọ ninu laini asọye eyiti o ro pe o n ṣe ki MO le rii daju.”
Àdàkọ Iṣakoso Iṣapẹẹrẹ “Igbohunsafẹfẹ pataki ti ifihan agbara mi jẹ isunmọ [X] Hz. Ṣe alaye ala Nyquist, iwulo fun àlẹmọ egboogi-aliasing, ati ala ti o wulo ti ailewu nigba yiyan igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ. Dabaa iwọn kan ṣugbọn tẹnu mọ pe MO yẹ ki o rii daju eyi nipa wiwọn iwọn tootọ ti ifihan naa."
Àdàkọ Apẹrẹ FILTER "Ṣiṣe apẹrẹ [kekere / giga / iye] kọja àlẹmọ oni-nọmba pẹlu scipy. Cutoff igbohunsafẹfẹ [X] Hz, igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ fs = [Y] Hz. Ṣe afiwe awọn aṣayan FIR ati IIR (iduroṣinṣin, alakoso, idaduro, fifuye iṣiro). Fihan han ni koodu bi igbohunsafẹfẹ gige ṣe deede deede si FS.
AWỌN ỌMỌRỌ AWỌN ỌJỌ AWỌN ỌJỌ “Ṣayẹwo koodu ṣiṣafihan ifihan agbara ni isalẹ ati awọn orisun asia ti awọn aṣiṣe ipalọlọ: fs ti ko tọ, windowing ti a fo, crosstalk unit (Hz/kHz,V/mV), aini ti deede, ẹyọkan/ẹgbẹ-ilọpo meji. Daba bi o ṣe yẹ ki n ṣe idanwo (pẹlu eyiti ifihan itọkasi) fun ọkọọkan. Koodu: [lẹẹmọ].”
Ailagbara kiakia / Alagbara kiakia
PROMPT alailagbara: "Wa awọn igbohunsafẹfẹ ti ifihan agbara yii."
Lagbara PROMPT: "Mo ni ifihan agbara ifihan pẹlu igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ ti 10 kHz. Kọ koodu Python kan ti o rii awọn paati igbohunsafẹfẹ ti o ni agbara pẹlu FFT; lo Hann window ati atunse titobi, iwọn ipo igbohunsafẹfẹ ni ibamu si fs. Ni ipari koodu naa, ṣafikun bulọọki afọwọsi pẹlu ami ifihan idanwo sintetiki ti 1 kHz fs ati rii boya iwọntunwọnsi. ”
Ailagbara kiakia ṣe agbejade esi-ọfẹ-ọrọ ati dawọle fs; O da awọn paramita iyara to lagbara pada ati awọn tasi fun idinaduro idanwo ara-ẹni.
Tabili ti sipo ati awqn ni ifihan agbara processing
ero
loorekoore aṣiṣe
ijerisi
Igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ (fs)
Aiyipada dipo ti ẹrọ ká gangan FS
Ìmúdájú lati eto agbohunsilẹ
ipo igbohunsafẹfẹ
Ti fs ba jẹ aṣiṣe, gbogbo awọn iṣipopada ipo
Ohun orin idanwo igbohunsafẹfẹ ti a mọ
Windowing
Spectral jo nigba ti skipped
Iwọn tente oke ni ifihan monotone
Titobi
Deede/atunse sonu
Afiwera pẹlu mọ titobi ifihan agbara
àlẹmọ ge
normalize aṣiṣe ni ibamu si fs
Iyara esi igbohunsafẹfẹ
Išọra: Nitoripe aworan FFT kan dabi didan ati igbagbọ ko tumọ si pe o peye. Ti ipo ipo igbohunsafẹfẹ ba ni iwọn ti ko tọ, gbogbo awọn oke giga wa ni aye ti ko tọ ṣugbọn aworan naa dabi pipe. Ṣe calibrate nigbagbogbo pẹlu itọkasi ti a mọ.
Awọn aṣiṣe ti o wọpọ
- Kii ṣe idaniloju igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ lati orisun. Fs ti ko tọ yipada gbogbo awọn igbohunsafẹfẹ.
- Ti o ṣẹ Nyquist ati pe ko ṣe akiyesi aliasing. Lori awọn oke-nla ifura, kọkọ beere ibeere deedee iṣapẹẹrẹ.
- Foju ferese ni FFT. Sipekitira jijo dabi tente oke gidi kan.
- Ngbagbe titobi deede. Awọn titobi wa unscaled to ti ara iye.
- Ti ko tọ ṣe deede deede igbohunsafẹfẹ gige àlẹmọ si fs. Àlẹmọ gige ni aaye ti o yatọ ju ti a reti lọ.
Ni soki
Ninu ẹyọ yii, o ti gbe AI si bi iranlọwọ ti o lagbara ni kikọ ẹkọ awọn imọran sisẹ ifihan agbara, kikọ FFT ati koodu àlẹmọ, ati itupalẹ ṣiṣe. Ṣugbọn ni sisẹ ifihan agbara, awọn abajade le ni ipalọlọ ni ipalọlọ: igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ ti ko tọ, fifọ window ti a fo, iwọn idalọwọduro, tabi aini isọdọtun jẹ ki ayaworan naa lẹwa ṣugbọn aipe. Nitorinaa ṣe idanwo gbogbo koodu ti AI gbejade lodi si ifihan itọkasi ti a mọ, rii daju igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ lati orisun, ki o ṣe idanwo abajade kọọkan fun ẹyọkan ati ipolowo ti ara. Ṣayẹwo imọran ti Nyquist ati aliasing ni ibẹrẹ ti itupalẹ kọọkan.
Ohun elo iṣẹ-ṣiṣe
Ṣẹda ifihan agbara idanwo sintetiki ni Python: apao awọn igbohunsafẹfẹ meji ti a mọ (fun apẹẹrẹ 1 kHz ati 3 kHz), fs = 10 kHz. Beere koodu itupalẹ lati AI pẹlu awoṣe “Oṣo FFT” ati rii daju pe awọn oke giga han ni awọn iwọn to pe. Lẹhinna mọọmọ tẹ fs naa lọna ti ko tọ (fun apẹẹrẹ 8 kHz) ki o ṣe akiyesi bii awọn giga ti n yipada. Nikẹhin, yọ awọn windowing kuro ki o wo jijo iwoye naa. Kọ awọn abajade idanwo kọọkan sinu gbolohun kan.
akojọ ayẹwo
- [] Mo jẹrisi igbohunsafẹfẹ iṣapẹẹrẹ (fs) lati eto gangan ti agbohunsilẹ.
- [] Mo ṣayẹwo ami iyasọtọ Nyquist ati ṣe ayẹwo ewu ti aliasing.
- [] Mo ti ṣayẹwo pe window window ati atunṣe titobi ni imuse ni koodu FFT.
- [] Mo ṣe idanwo koodu naa pẹlu ifihan itọkasi ti igbohunsafẹfẹ ti a mọ.
- [] Mo jẹrisi nipasẹ idahun wiwo pe igbohunsafẹfẹ gige àlẹmọ jẹ deede deede si fs.
- [] Mo ti ṣe gbogbo awọn sipo (Hz/kHz, V/mV) ni ibamu.