Очистка сигнала акселерометра от примесей вибрации

[manu]

Опишу задачу.
Есть стабилизируемая платформа, устанавливаемая на судах. Предназначена она для горизонтального расположения приборов в условиях качки. Т.к. качка в море, штука зело медленная, центробежными ускорениями пренебрегают и используют обычный акселерометр на 1,5g для определения вертикали места. А сигнал с акселя, через блок управления приводом, управляет приводами в осях платформы. Всё довольно просто.
Сейчас же на платформу хотят поставить центрифужный сепаратор http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0% ... 0%B3%D0%B0
И вот тут вылезла проблема. Отбалансировать пробирки идеально - невозможно. Да часто пробирки изначально содержат разные по массе и объёму вещества. И девайс сей зело вибрирует и сводит акселерометр с ума. Померили прибором вибрацию, получили 0..80 мм/сек СКЗ (но обычно от 10 до 40 мм/сек) в диапазоне частот 120..320 Гц (центральная частота 160 Гц).
По результатам этой темы http://dxdy.ru/post777467.html#p777467 я уяснил диапазон, на который мне нужен акселерометр. 8g вполне достаточно. То есть с акселя будет идти 7g шумов и 1g полезного, постоянного (с учётом упрощения для частоты качки) сигнала. Который нужно выделить.
Картинка получается такая. Синим показан ФНЧ, который нужно "врезать" между акселем и блоком управления для отсечки сигнала вибрации.



В той же теме мы определили, что вибрация будет иметь, скорее всего, синусоидальную форму. Акселерометр имеет в покое выходной сигнал, равный половине питания, то есть вибрация будет иметь переменный знак от условного нуля $Vcc/2$ и её, теоретически, можно срезать фильтром.
Изначально я планировал поставить простейший фнч 1 порядка:

Ну или второго, но на пассивных компонентах.
Рассчитать номиналы на срез в 25 Гц, что пропустит любую качку, но срежет вибрацию. Программ для расчёта море, не суть. Суть в том, что задачу можно свести к анализу сигнала, состоящего из синуса, приподнятого над осью постоянным сигналом силы всемирного тяготения, который и нужно выделить.
Будет ли эта схема работоспособна?
Или использовать иное решение? Интегратор на ОУ? Может быть, аналог + цифровое DSP? Но хотелось бы решить всё в аналоге, т.к. контроллер привода весьма убогий, не рассчитанный на такие вычисления, да ещё и в риалтайме...

[MeV]

manu в сообщении #777907 писал(а):

Или использовать иное решение?

Стоит попробовать сначала иное решение.
Можно поработать над способом крепления датчика к платформе. Шумы вибрации можно отсечь механически, установив датчик сначала на массивную металлическую шайбу, которая через слой к примеру пористой резины уже располагается на платформе. Т.е. это ФНЧ, но механический.

[Александрович]

Что делает М1?

[MeV]

Александрович в сообщении #777959 писал(а):

Что делает М1?

Похоже, что это мотор наклона платформы.

[nikvic]

Похоже, в задаче есть особенность: синус-помеху, с некоторой амплитудой и фазой, можно получить отдельно. И, вероятно, можно будет после сдвига и "нормировки", просто вычесть из грязного сигнала.

[manu]

MeV в сообщении #777929 писал(а):

Можно поработать над способом крепления датчика к платформе.

Увы, нельзя. Там конструкция такая, что аксель никуда не вынесешь. Мы об этом первом подумали, но, нельзя.

Александрович в сообщении #777959 писал(а):

Что делает М1?

Крутит платформу обратно пропорционально направлению качки. Их там 2 - по крену и дифференту.
Это примерная схема для демонстрации сути. В целом система стандартна, взять хотя бы этот вариант http://www.ixbt.com/digimage/gyro2.shtml

nikvic в сообщении #777971 писал(а):

синус-помеху, с некоторой амплитудой и фазой, можно получить отдельно.

Я что-то читал, что ставят два датчика встречно (оси чувствительности направляют встречно-параллельно) и в аналоге вычитают их сигналы, чем шумы компенсируются. Прикрутить второй датчик можно - там есть гнездо для резервного. Но как это взаимоуничтожение помех с сохранением постоянной составляющей реализовать, я с ходу не сообразил... Простое вычитание убивает и постоянный сигнал...

[MeV]

manu в сообщении #778098 писал(а):

Увы, нельзя. Там конструкция такая, что аксель никуда не вынесешь.

Ну тогда действительно самый простой способ это поставить пассивный RC фильтр. На срез 25 Гц можно взять резистор 100 Ом и электролитический конденсатор 4700 мкФ. Можно срез поставить и на 2.5 Гц, тогда нужен конденсатор на 47000 мкФ (или резистор на 1 кОм, но тут нужно смотреть по входному сопротивлению контроллера, оно должно быть больше).
Главное чтобы у контроллера мозги не съезжали. Далее все равно приводные моторы довольно инерционные устройства и добавят еще сглаживания.

[manu]

Меня смущает, что амплитуда помехи в 7 раз превосходит полезный сигнал...
ФНЧ обычно подразумевает убрать "ворсистость" сигнала, имхо, а тут такая амплитуда!
Да и погасить её где-то надо, рассеить...

[Theoristos]

Фильтры. "Железные" (начала можно почитать в Хоровице-Хилле) или цифровые.

[MeV]

manu в сообщении #778874 писал(а):

Меня смущает, что амплитуда помехи в 7 раз превосходит полезный сигнал...

Если частота среза RC фильтра будет 25 Гц, то ослабление на частоте 250 Гц будет почти в 10 раз. Если нужно еще более сильное затухание, то берите частоту среза 2.5 Гц (это все равно больше чем частоты качки). Тогда на 250 Гц ослабление будет уже порядка 100. Этого возможно будет достаточно.

[manu]

То есть постоянная составляющая после ФНЧ не изменится, а переменная будет подавляться по уровню подавления фильтра?
Я сейчас рассчитал фильтр на ОУ (баттерворд) с подавлением -80 дБ на 100 Гц и срезом (-3) на 10 Гц. То есть в 10 тысяч раз. То есть после фильтра будут пульсации 0,0007g, верно?

Я понимаю, что это всё теоретические расчёты для идеального случая, но в целом логика верная?