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Schnelle Kalibration während und nach der Datennahme

Bevor die Messdaten analysiert werden können, müssen sie kalibriert werden. Dies geschieht normalerweise nach der Datennahme, kann aber auch währenddessen geschehen, z.B. wenn auf bestimmte Ereignisse in den Daten sofort reagiert werden muss.

Es gibt auch Fälle, in denen die Datenrate so hoch ist, dass nicht alle Daten gespeichert werden können. Um herauszufinden, welcher Teil der Daten mit großer Wahrscheinlichkeit keine Signale enthält und somit nicht gespeichert zu werden braucht, muss die Kalibration schon während der Datennahme durchgeführt werden.
Da hohe Datenraten aber keine aufwändigen Berechnungen erlauben, müssen die Algorithmen zur Kalibration hochoptimiert und auf das Problem zugeschnitten sein.

Manchmal müssen die Kalibrationsparameter auch aus den Daten selbst ermittelt werden, im ungünstigsten Fall sogar während der Datennahme.

Im Folgenden wird ein Algorithmus vorgestellt, der ohne jegliches Modell während der Datennahme die Baseline (Nulllinie) bestimmt. Zu jedem Zeitpunkt sind nur der aktuelle Datenpunkt und alle vorhergegangenen Datenpunkte bekannt.

Robuste Schätzung der Baseline

Ein Problem bei der Signalverarbeitung kann eine variable Baseline sein. Der RABE (Robust Adaptive Baseline Estimation) Algorithmus von 256.systems schätzt während der Datennahme die Baseline, sodass sie subtrahiert werden kann. Ausreißer, Sprünge und Trends werden erkannt und gesondert behandelt, damit sie die Schätzung der Baseline nicht verfälschen.

Beispiel:

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RABE (rechts) im Vergleich zu exponentieller Glättung mit a=0.01 (links), am Beispiel von verrauschten Daten einer Photomultiplier-Röhre, addiert auf eine künstliche Funktion. Die Originaldaten sind in blau geplottet, die geschätzte Baseline in rot. Von oben nach unten werden verschiedene Vergrößerungen gezeigt.

Kontakt

Dieser und andere robuste und schnelle Kalibrationsalgorithmen können bei Bedarf von 256.systems zur Verfügung gestellt werden.