Knauer Azura ECD 2.1 Betriebsanleitung Seite 52

48 Rauschunterdrückung: ADF™
Tiefpassfilter
Rauschfilter funktionieren, indem sie bestimmte Frequenzen im erfass-
ten Signal unterdrücken. Typischerweise lassen Tiefpassfilter chromato-
grafische Peaks (Niederfrequenz) passieren, während hochfrequentes
Rauschen gedämpft wird. Unabhängig davon, wie fortgeschritten dieses
Verfahren ist, ist es unmöglich, einen Tiefpassfilter erfolgreich einzuset-
zen, wenn es keinen Unterschied in der Frequenz von Signal und Rau-
schen gibt.
Analoge Filter sind aus Hardware, bestehend aus Kondensatoren, Wider-
ständen und Verstärkern (OP-Amps). Digitale Filter sind mathematische
Routinen zur Verarbeitung eines erfassten Signals.
Traditionell wird in vielen Detektoren für die Chromatografie ein analoger
Tiefpassfilter (Anstiegszeitfilter) eingesetzt. Ein 'passiver' RC-Filter besteht
aus Widerständen und Kondensatoren. Ein aktiver Filter höherer Ord-
nung kann als eine Reihe dieser RC-Filter in Reihe betrachtet werden. In
einem Filter 4. Ordnung wird das vom ersten Filter kommende Signal in
einem zweiten, dritten und vierten Filter erneut gefiltert. Während dieser
Schritte kommt es zum Signalverlust, weil alle Widerstände angewendet
werden. Operationsverstärker, die 'aktive' Komponenten sind, werden in
jeder Stufe eingesetzt, um das Signal wieder auf seinen ursprünglichen
Wert zu bringen.
Mit der Verfügbarkeit leistungsfähiger Prozessoren ist die digitale Sig-
nalverarbeitung zu einer hervorragenden Alternative für Hardwarefilter
geworden. In seiner einfachsten Form nimmt ein laufender Durchschnitts-
filter den Durchschnitt von n Datenpunkten, um einen neuen Datenpunkt
zu erstellen. So wird beispielsweise in einem 5-Punkte laufenden Durch-
schnittsfilter der Datenpunkt y[80] aus den Messdatenpunkten x[80] -
x[84] als:
Jeder Input-Datenpunkt hat den gleichen Gewichtungsfaktor von 1/5. In
der fortgeschritteneren digitalen Signalverarbeitung wird eine kompli-
ziertere Gleichungverwendet, um den Output-Datenpunkt y[n] zu
berechnen:
Im Gegensatz zur vorherigen Gleichung hat jeder Datenpunkt einen
anderen Gewichtungsfaktor a. Die Summe dieser Gewichtungsfaktoren
a0...n wird immer 1 sein.
Charakteristisch für Rauschfilter ist, dass die Verarbeitung des Signals zu
einer Verzögerung führt. Dies ist unvermeidlich, da die Mathematik der
digitalen Signalverarbeitung eine Reihe von vorherigen Datenpunkten
benötigt, um einen neuen Datenpunkt zu verarbeiten.
Die Filtercharakteristik in DSP wird oft nach dem Wissenschaftler benannt,
der die Mathematik hinter der Signalverarbeitungsroutine 'erfunden' hat.
Bekannte Namen in diesem Bereich sind Bessel, Chebychev, Savitsky,
Golay, Hamming und viele andere.
AZURA® Detektor ECD 2.1 Betriebsanleitung, V6685