A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Sistemas de Aquisição e Processamento de Dados 14 de Dezembro de 2000 João Cunha Luis Silva.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Sistemas de Aquisição e Processamento de Dados 14 de Dezembro de 2000 João Cunha Luis Silva."— Transcrição da apresentação:

1 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Sistemas de Aquisição e Processamento de Dados 14 de Dezembro de 2000 João Cunha Luis Silva

2 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Processamento de Sinal Métodos de Processamento Qualquer variável característica de um escoamento turbulento Velocidade, Temperatura, Pressão, pode ser decomposta em: U med = valor médio temporal U coh = contribuição estatística dos componentes organizados da onda u = turbulência U ciclo = variação da velocidade média periódica Ruído = ruído aleatório Foram desenvolvidos procedimentos e técnicas que permitem quantificar cada termo anterior partindo dos dados experimentais

3 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Processamento de Sinal Procedimentos adequados Estabelece 4 casos típicos de processamento de dados: -Média temporal -Análise de frequência -Média temporal com intervalos finitos -Média de fase A escolha depende da densidade dos dados Taxa de dados Hz Escala de tempo característico de Taylor Low data density High data density

4 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Processamento de Sinal Média temporal e Análise de frequência Ambos são procedimentos de sinal clássicos. A análise temporal é independente da densidade dos dados e dos parâmetros cíclicos Para a análise de frequência a densidade dos dados deverá ser 4, i.e., a taxa dos dados deverá ser 4 X superior à maior frequência de interesse no escoamento.

5 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Processamento de Sinal Média temporal com intervalos finitos Considera uma serie temporal com grande taxa de dados e recorre a um processo de média temporal num intervalo finito de passo constante. Aplica-se seguidamente FFT a cada ciclo de oscilação para identificar o Bulck flow e a turbulência de fundo baseado nas suas frequências.FFT

6 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Processamento de Sinal Fast Fourier Transform Algoritmo numérico que permite reduzir o número de flops da ordem de N 2 para N.log 2 N Num processador com ciclos por segundo: N 2 : 2 semanas de processamento computacional N.log 2 N: 30 segundos de processamento computacional

7 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Processamento de Sinal Média temporal com intervalos finitos Considera uma serie temporal com grande taxa de dados e recorre a um processo de média temporal num intervalo finito de passo constante. Aplica-se seguidamente FFT a cada ciclo de oscilação para identificar o Bulck flow e a turbulência de fundo baseado nas suas frequências.FFT Atractivo mas necessita da definição das frequências de corte. Para baixas densidades de dados podem ocorrer erros elevados devido à menor quantidade de informação em intervalos de tempo pequenos.

8 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Processamento de Sinal Média da fase I Utilizado quando uma experiência é repetida muitas vezes com condições iniciais idênticas, ex.: realizar um elevado numero de experiências com uma partícula que atravessa um volume de controlo. Para cada repetição são medidas todas as velocidades (numa fase particular do ciclo de oscilações) e feita a média. Assim a média é função do tempo Elevadas densidades de dados pode ser utilizado de modo directo mas com baixas densidades, ou quando uma taxa de amostra constante não é possível, podem ocorrer dificuldades. Na prática a única desvantagem são os constrangimento temporais para o calculo da média dos valores: Existem duas abordagens para a determinação das médias...

9 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Processamento de Sinal Média da fase II Abordagens para a determinação das médias: - Método A: U med obtido por média temporal numa janela de tempo; - Método B: U med é substituído por uma interpolação polinomial sendo a turbulência quantificada pela diferença entre o valor individual e um polinómio ajustado em cada instante correspondente; Preferível quando aceleração do fluido é elevada. Minimiza as falsas turbulências Pode ser utilizado nas condições de B mantendo o intervalo de tempo pequeno para estimar correctamente as características

10 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Análise de Erro Os procedimentos de analise de dados adoptar para caracterizar um escoamento não estável dependem do campo do escoamento e da característica da taxa de aquisição. Existe um erro associado às médias temporal, de frequência e de fase, quer se trate de taxa de dados constante ou não, sinal analógico e sinal digital respectivamente. Dependendo da frequência do sinal de medição assim teremos valores de densidade de dados que podem variar consideravelmente.

11 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Análise de Erro Média temporal Taxa de dados constante Médias usam tipicamente uma frequência de aquisição de 20 kHz e um tempo de recolha de amostras de 30 s. O número de ponto utilizado na média é da ordem de 6x10 5. Nestas condições o nível de confiança de 95% a variância é menor a 1% enquanto que o erro relativo associado à media temporal é menor a 5%. Taxa de dados não-constante A média e variância são obtidas seguindo um procedimento clássico de dados aleatórios, baseados numa amostra total de pontos. Medições de velocidade regime estável, a variância típica é 10-15% da média da velocidade. Para este número de pontos e para uma confiança de 95% o erro é de 2% para a velocidade média e <5% para a variância.

12 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Análise de Erro Análise de frequência I Taxa de dados constante Frequência de amostragem de 20 kHz que reproduz 10 kHz sem erros (Nyquist), mas para sinais aleatórios a taxa de aquisição da máxima frequência analisável é <5kHz Precisão de +/ Hz e as incertezas na determinação da amplitude são minimizadas com N (média do espectro), Incerteza da amplitude diminuí com o aumento de N, actuando como um filtro passa baixo, atenuando o espectro dos resultados. Com uma média 50 espectros, o erro dos valores médios é de 5% para 95% de nível de confiança

13 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Análise de Erro Análise de frequência II Taxa de dados não-constante Recorre-se ao LDV para analisar a natureza aleatória da velocidade de um escoamento. A informação obtida é depois processada recorrendo a FFT, com modelos de interpolação polinomial e modelos de Sample-and-Hold. A energia associada à frequência predominante no escoamento só é independente da taxa para valores > 2,3 kHz

14 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Análise de Erro Média da fase I Condições requeridas: - Ausência de variações entre cada ciclo - A frequência das oscilações tem que ser muito inferior a qualquer frequência turbulenta característica com interesse Pode ser atingido: - Analisando um espectro de sinal que não revele picos de energia nas imediações da frequência fundamental dominante - Observar a media da fase que deverá mostrar boa continuidade entre o principio e o fim da evolução

15 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Análise de Erro Taxa de dados constante Exemplo: Sinais adquiridos em simultâneo Média da fase II Os sinais são adquiridos e a fase p mínima é detectada pelo software. A ambos os sinais é efectuada a média numa fase escolhida relativa a p mínimo com um erro de +/- 1/20 kHz. 72 pontos recolhidos em cada período de 1/275 Hz com uma taxa de 20 KHz e com um nº de períodos de média de 3000 tem um erro máximo <5%

16 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Análise de Erro Taxa de dados não-constante Média da fase II Melhor ajuste da função Onde f reduz os dados originais a um único período. O erro quantificado por coeficiente de correlação R que é superior a 0.97

17 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Análise de Erro Comparação: Método A vs Método B Média da fase III Influencia dos parâmetros propostos é desprezável na fase média Para quantidades estatística turbulentas Método B apresenta melhores resultados para menores janelas de tempo Erro máximo para quantidade média <2% com 95% de nível de confiança

18 SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Processamento e Análise de Erro Software no mercado


Carregar ppt "SISTEMAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS Sistemas de Aquisição e Processamento de Dados 14 de Dezembro de 2000 João Cunha Luis Silva."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google