Filter IIR Butterworth Penyaring Sinyal Strain Gauge Jembatan Wheatstone pada Beban Dinamis

Info proyek

• Bidang studiInstrumentasi dan Sensor
• JenjangTesis (S2)
• Jenis metodePemrosesan Sinyal
• Perkiraan pengerjaan± 5 hari kerja
• Perangkatbutter, buttord, zp2sos, sosfilt, filtfilt (Signal Processing Toolbox)
• HargaRp 450.000 - Rp 2.750.000

Tujuan analisis

Menganalisis tegangan keluaran jembatan dengan Filter IIR Butterworth untuk mengidentifikasi pengaruh orde dan frekuensi potong filter dan menekan derau penguat.

Variabel

Contoh hasil

• 6Filter order
• 110Cutoff (Hz)
• 80.615Attenuation at 3 fc (dB)
• 19.88Output SNR (dB)
• 0.076RMSE vs reference
• 0.847Max pole radius

Filter Butterworth orde 6 (cutoff 110 Hz) meredam 80.6 dB pada 3 kali cutoff dan menghasilkan SNR 19.9 dB dengan galat RMS 0.076 terhadap Filter order and cutoff frequency; seluruh kutub di dalam lingkaran satuan (radius maksimum 0.847).

Dihitung dari data sintetis sebagai ilustrasi, bukan dari penelitian nyata.

Tentang Filter IIR Butterworth

Filter IIR Butterworth memberi respons magnitudo paling datar di pita lolos dengan orde rendah. Cocok untuk penyaringan sinyal sensor atau biomedis ketika efisiensi komputasi lebih penting daripada fase linear.

Langkah pengerjaan

1. 1Tentukan jenis filter dan frekuensi potong
2. 2Pilih orde (buttord atau coba-coba)
3. 3Rancang dengan butter dan ubah ke bentuk SOS untuk kestabilan numerik
4. 4Periksa respons magnitudo dan fase dengan freqz
5. 5Terapkan dengan filtfilt untuk fase nol atau filter untuk kausal
6. 6Hitung peningkatan SNR dan plot

Asumsi yang perlu diperiksa

• Frekuensi potong ternormalisasi terhadap Nyquist
• Orde tinggi sebaiknya dalam bentuk SOS agar stabil
• filter menimbulkan distorsi fase, filtfilt menghilangkannya tetapi tidak kausal

Membaca dan melaporkan hasil

Laporkan orde, frekuensi potong, respons frekuensi, dan peningkatan SNR. Jelaskan pilihan antara kausal dan nol-fase sesuai tujuan aplikasi.

Contoh kode MATLAB

Skrip awal singkat dengan nama variabel proyek ini. Versi yang diserahkan disesuaikan dengan data Anda dan diberi komentar lengkap.

rng(3);
fs = 500;
filter_order_and_cutoff_freq = (0:1/fs:4-1/fs)';
clean = sin(2*pi*5*filter_order_and_cutoff_freq) + 0.5*sin(2*pi*12*filter_order_and_cutoff_freq);
bridge_output_voltage = clean + 0.8*randn(size(filter_order_and_cutoff_freq));           % noisy signal

fc = 20;
[z, p, k] = butter(4, fc/(fs/2), 'low');
sos = zp2sos(z, p, k);
y_zero = sosfilt(sos, flipud(sosfilt(sos, flipud(bridge_output_voltage))));   % zero-phase (forward-backward)
y_caus = sosfilt(sos, bridge_output_voltage);                                  % causal

snr = @(x, ref) 10*log10(sum(ref.^2) / sum((x - ref).^2));
fprintf('SNR raw: %.2f dB\n', snr(bridge_output_voltage, clean));
fprintf('SNR causal: %.2f dB\n', snr(y_caus, clean));
fprintf('SNR zero-phase: %.2f dB\n', snr(y_zero, clean));

[h, w] = freqz(sos, 1024, fs);
figure;
subplot(2,1,1); plot(w, 20*log10(abs(h))); grid on;
xlabel('Frequency (Hz)'); ylabel('Magnitude (dB)'); ylim([-80 5]);
subplot(2,1,2);
idx = 1:500;
plot(filter_order_and_cutoff_freq(idx), bridge_output_voltage(idx), filter_order_and_cutoff_freq(idx), y_zero(idx), filter_order_and_cutoff_freq(idx), y_caus(idx), 'LineWidth', 1.1);
legend('Noisy', 'Zero-phase', 'Causal'); xlabel('Time (s)');

Paket dan harga

Pilih seberapa banyak bantuan yang Anda perlukan. Setiap paket yang lebih tinggi sudah mencakup semua item paket di bawahnya. Harga belum termasuk PPN 11%.

• Pembayaran: DP 50% sebelum pekerjaan dimulai, pelunasan setelah hasil diserahkan
• Pajak: Harga belum termasuk PPN 11%
• Data dan integritas akademik: Hasil dihitung dari data penelitian Anda sendiri; Anda yang menulis dan mempertanggungjawabkan naskah, kami membantu analisis dan pemahaman
• Revisi: Maksimal 2 kali revisi termasuk dalam harga (Paket 3: 3 kali)

Pertanyaan umum