フィルターについて

[nishinobu]

失礼します．

私は，取得データをフィルター(バンドストップとバンドパスフィルター)にかけた後，周波数解析をおこなっています．

そこで，labviewにあるフィルターについて質問なのですが，フィルターをかけた際にノイズというものは入ってくるのでしょうか．

[J.H.Watson]

「ノイズ」とは何を指していますか？

フィルタをかけたことで元のデータにない周波数成分が現れる、ということでしょうか？

それはLabVIEWのフィルタを使った場合だけということですか？（他の処理ソフトでは発生しない？）

VIそのもの、または実行結果を教えてください。

[nishinobu]

お返事ありがとうございます．

ノイズがないを示すかはわからないです．私は，生体情報を測定し周波数解析を行っているのでおそらく体動などのノイズではないかと考えています．

はい，フィルターをかけたときにもとのデータにない周波数成分が現れるのかです．

他のソフトでしたことがないのでわからないです．

ファイルを添付しました．一部試行錯誤したままのシミュレーション？があるのですが無視してください．

[J.H.Watson · Accepted solution]

聞きたかったのはノイズの原因ではなく現象です。どのような波形が現れますか？

デジタルフィルタにありがちな問題は過渡応答に関するものですが、VIだけでは特定しにくいので、データファイルを添付してください。

あわせてグラフに表示された波形で、どの部分が問題なのか教えてもらえると話が早いです。

[nishinobu]

大変失礼しました．

添付した「s/n比　比較」は距離に応じてs/n比が変化しないことを表そうとしたのですが条件３と５において差が大きすぎたためフィルターに何かしらの原因があるのかなと思い質問しました．

ファイル名「状態１→条件３」「状態２→条件５」です．

グラフは素人判断では似ていると思います．

[J.H.Watson · Accepted solution]

添付された「FFT　フィルターグラフ.vi」には距離やS/N比の要素は見当たりませんが・・・？

フィルタに問題があるかどうか切り分けるためにはフィルタに入力されるデータと出力されたデータが必要です。
訳あってデータが公開できないということならば、サンプリングレートだけでも教えてください。

[nishinobu]

フィルターのかけるデータを添付させていただきます．

諸事情によりこのデータがなにかはお応えすることができません．

また出力したデータは前回の質問にあるExcelファイルです．

[J.H.Watson · Accepted solution]

データファイルを読み込んでみました。サンプリングレート1KHzで8分間ちょっとのデータですね。

添付されたVIだとファイルの切り出し範囲がおかしいのと、時間グラフと周波数グラフの対応が少しわかりにくいので整理したVIを添付します。

フィルタの結果としては妥当だと思います。最初の数10秒間に振動が現れる最大の原因はDCオフセットで、フィルタにとっては0Vから0.7Vへステップ変化した波形となります。実際のアクティブフィルタ回路でも振動は起こります。

回避するには、波形を数秒ずつ細切れにして連続処理し、最初の数10秒間のデータを捨てることです。LabVIEWのフィルタは2回目以降、細切れの波形を前回から連続しているものとして処理してくれます。

ところでフィルタ後の時間波形は何かに使いますか？
もし時間波形が不要なら、時間領域のフィルタは使わず、生データのFFT波形から必要な周波数範囲のデータを切り出して分析をすればいいと思います。

[nishinobu]

ありがとうございます！

とても見やすくまとめられていました。

フィルターに問題はないということですね。「波形を数秒ずつ細切れにして連続処理」というのはforループを使うということでしょうか？また、細切れにすることで精度が上がるのでしょうか？

いえ、フィルター後の時間軸は使わない予定です。生データのFFTから抽出しても同じ結果になるのでしょうか？

[J.H.Watson · Accepted solution]

時系列に変化を観測することと勘違いしていました。細切れにする必要はなくフィルタ後の波形から最初の数秒間を削除しても良いと思います。
細切れ処理にはForループ（場合によってはWhileループ）を使います。毎回の平均化処理をすることでノイズが減らせたりして精度が上がるかもしれません。

生データのFFTから必要な範囲を切り出す例を添付します。指定周波数でスパッと切れる（時間領域フィルタのように肩特性の甘さがない）ので多少波形が違います。どちらが良いかは判断してください。