すぐにダウンサンプリングするために、特定の周波数でサンプリングするのはなぜですか？

この質問が適切でない場合は謝罪します。以下を主張する論文を読んでいます：

磁力計ベクトルは100 Hzでサンプリングされます。検出器は、ベクトルを10 Hzまでフィルタリングおよびダウンサンプリングして、信号ノイズを除去し、スマートウォッチでのライブ処理に必要な計算を削減します。

私の質問は、サンプリング周波数を10Hzにしたいのなら、なぜ最初は10Hzでサンプリングしなかったのですか？

サンプリング周波数を10Hzにしたいのなら、なぜ彼らは最初に10Hzでサンプリングしなかったのですか？

エイリアシングを回避するには、サンプリングの前に信号をローパスフィルター処理する必要があります。Fs / 2を超える周波数は、アナログ信号に存在するべきではありません（または、現実的には、ノイズに埋もれるほど、または必要な仕様を満たすのに十分なレベルまで減衰する必要があります）。

Fs = 10Hzでサンプリングし、たとえば4Hzの信号を取得したい場合、フィルターはそれらを通過させる必要がありますが、5Hzを超える強い減衰を提供する必要があるため、通過帯域での平坦な伝達関数と急な減衰が必要になりますカットオフ周波数の後。

これらの高次フィルタは、アナログドメインで実装するのが難しく、高価ですが、デジタルドメインでは非常に簡単です。デジタルフィルターも非常に正確で、カットオフ周波数は、たとえばコンデンサの許容誤差に依存しません。

したがって、低次のアナログローパスを使用し、大きな係数でオーバーサンプリングし、シャープなデジタルフィルターを使用して実際に必要な最終サンプルレートにダウンサンプリングする方がはるかに安価です。

同じデジタルハードウェアを複数のチャネルにも使用できます。この低いサンプリング周波数では、計算能力の要件は非常に低く、最新のマイクロコントローラーは非常に安価な価格で多くのデジタルフィルタリングチャネルを簡単に実装できます。

あなたは磁力計という言葉に言及しました。これにより、範囲が少し広がります。

慣れていない人のための磁力計は、磁束を測定し、磁束に応じて比例した出力電圧/信号を生成します。

また、周囲の電気ケーブルから放射される磁気エネルギーのために、大量の不要な「電気エネルギー」も検出する可能性があります。

実際、50hzの存在下で10hzで直接サンプリングすると、10hzではない可能性があり、数秒間にわたってDCシフトがゆっくりと上下するように見えるため、気が狂います。

100hzは、実際に見たいものからこの不要な信号を取り除くのに役立ちます。これは、50hzが見つかった場所、通常は60hzの場所で典型的なものです。

一部の国で磁力計を使用している場合、100hz / 10hzはそれほどうまく機能しません。これらの市場には異なるモデルが見つかるかもしれません。

アンチエイリアス/フィルタリングなどの答えはまだ正しいです。これは、ユースケースにより具体的です。

彼らはすぐにダウンサンプリングしません。それらは「フィルタリングしてサンプルをダウン」します。おそらく、フィルターは、ダウンサンプリングされた信号で発生する可能性のあるエイリアスを除去するローパスです。フィルタリングは、100 Spsサンプルのいくつかからの情報を使用して、デシメートされた（10 Sps）信号の各サンプル値の決定に寄与することにより、ノイズを減らすこともできます。

さまざまな高速（信号と比較して）ノイズ源が読み取り値に影響を与える場合が多くあります。別の例は、遅い測定を行うフォトダイオードです。あなたがどこにいるかによって、さまざまな一般的な光源の50/60/100 / 120Hzのちらつきを簡単に拾うことができ、恐らく高周波LED /蛍光灯のちらつきさえ拾うでしょう。

入力にローパスフィルターを使用できる場合もありますが、多くの場合、ソフトウェアでフィルターを最適化する方が簡単です（たとえば、単純にオーバーサンプルし、サンプル数nを平均します（nはユーザー設定可能）。

サンプリングレートを下げても（必要に応じて）（線形的に）整定時間は長くなりません。したがって、本質的に入力信号のスナップショットを作成します。実際、たとえばMCP3002では、セトリング時間はSPIクロック速度に基づいていますが、これはサンプリングレートではなく、他の理由で設定される場合があります（これは理にかなっています：デバイスはサンプリングレートを知らないため、サンプリングするように求められているという事実だけですが、データシートの図ではサンプリングレートから設定されたクロック速度を使用しています）。デバイスのパフォーマンスがクロック速度によって設定され、最小クロック速度がパフォーマンスに必要な速度よりも速い場合、より速く読み出すことができ、平均化は安価です。

オーバーサンプリングにより、SAR ADCでエイリアシングフィルターと過渡応答が容易になり、デシメーションによる平均化により、ソフトウェアのルートnサンプルによるノイズが減少します。統合IDC ADが利用できる場合、1ステップで実行できます。