Glättung
Glättung ist eine Methode der Signalverarbeitung, die normalerweise verwendet wird, um Rauschen von Signalen zu entfernen.
Es gibt mehrere Glättungsmethoden, die unterschiedlich vorgehen, abhängig von der Art des Signals und dem in dem Signal enthaltenen Rauschen. Jede Methode bietet ein unterschiedliche Durchführung, um die bedeutenden Aspekte Ihres Ergebnisses am besten zu zeigen. Savitzky-Golay versucht, die Form der Impuls zu erhalten; der gleitende Durchschnitt führt eine breite Glättung durch; mit dem Perzentilfilter dagegen (besonders dem 50%-Perzentilfilter oder Medianfilter) kann das Rauschen mit abnormaler Amplitude entfernt werden.
Für einem Signal, das normalverteiltes Rauschen enthält, eignen sich besonders Savitzky-Golay und der gleitende Durchschnitt zum Entfernen des Hintergrundrauschens.
Wie der Name schon sagt, verwendet der gleitende Durchschnitt den Durchschnitt einer vom Anwender spezifizierten Anzahl von Datenpunkten um jeden Punkt in den Daten und ersetzt diesen Punkt mit dem neuen Durchschnittswert.
Die Savitzky-Golay-Filtermethode führt eine lokale polynomiale Regression um jeden Punkt durch und erzeugt einen neuen geglätteten Wert für jeden Datenpunkt. Diese Methode ist dem gleitenden Durchschnitt überlegen, weil sie versucht, Merkmale der Daten zu erhalten, wie Impulshöhe und -breite, die von der Methode des gleitenden Durchschnitts "herausgewaschen" werden kann. Um das Ergebnis noch glatter zu machen, ist es möglich, die "Fenstergröße" oder die Anzahl der Datenpunkte zu erhöhen, die bei jeder lokalen Regression verwendet wird (verwenden Sie die Option Punkte des Fensters). Für sehr große Fenstergrößen kann der gleitende Durchschnitt jedoch möglicherweise zu weit von dem Eingabesignal abweichen, während Savitzky-Golay noch immer das Gesamtprofil beibehalten kann.
Für Signale mit Schrotrauschen, bei denen das Rauschen als lokalisierte Rauschspitzen auftritt, eignen sich die 50%-Perzentfilterung (oder der Medianfilter) möglicherweise am besten. Diese Methode ersetzt den Signalwert bei jedem Punkt durch den Medianwert einer Gruppe der umgebenden Punkte. Das Diagramm unten zeigt ein Beispiel für die Datenglättung mit Hilfe des Medianfilters.
Wenn das Signal ein hochfrequentes Rauschen enthält, können Sie die FFT-Filterungsmethode verwenden. Der Filter entfernt das gesamte Hochfrequenzrauschen und hinterlässt das wirkliche Signal.
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Hinweis1: Es werden nur die Y-Daten des Eingabebereichs für die Berechnung der Glättung verwendet. Die X-Eingabedaten werden nur zum Zeichnen und Erzeugen der X-Ausgabedaten verwendet; sie sind nicht für die Berechnung bestimmt.
Hinweis 2:Perzentilfilter können auch verwendet werden, um die Umhüllung des Eingabesignals zu erkennen, wie unten im Diagramm zu sehen. Um die obere Umhüllung zu finden, sollte ein hohes Perzentil verwendet werden, während ein niedrigeres Perzentil geeignet ist, um die untere Umhüllung zu finden.
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Um das Glättungshilfsmittel zu verwenden:
- Aktivieren Sie eine Arbeitsmappe oder ein Diagramm.
- Wählen Sie Analyse: Signalverarbeitung: Glätten im Origin-Menü.
- Das Dialogfeld Smooth
- Algorithmus (Smooth)
- Referenz (Smooth)
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