Фильтрация измерительных сигналов

Фильтр пропускает одни частотные компоненты сигнала и ослабляет другие. В измерениях фильтрация нужна, чтобы отделить полезное медленное изменение процесса от высокочастотных помех или, наоборот, выделить нужный диапазон частот.

Низкочастотный фильтр пропускает медленные изменения и подавляет быстрые. Для уровня большого резервуара это часто разумно: физический уровень не может реально прыгать на 20 % за миллисекунду, поэтому быстрые колебания, вероятно, являются шумом.

Высокочастотный фильтр ослабляет постоянную и медленную составляющую, оставляя быстрые изменения. Он используется в вибрационных и динамических измерениях, где важны изменения, а не постоянный offset.

Полосовой фильтр выделяет заданный диапазон. Режекторный (notch) подавляет узкую частоту, например сетевую составляющую. В учебнике по Measurement and Instrumentation отдельно рассматриваются low-pass, high-pass, band-pass и band-stop схемы, а также проблема сетевой помехи.

Сильная фильтрация замедляет реакцию измерения. Если слишком сгладить сигнал давления в быстрой защитной системе, аварийный рост может быть замечен поздно. Поэтому постоянная фильтра должна соответствовать динамике процесса и цели измерения.

Для трех сигналов - уровень большого бака, вибрация подшипника, температура печи - определите, какой тип фильтрации потенциально полезен и почему. Объясните, где чрезмерное сглаживание опасно.