Mittelung und Plausibilität von Messwerten

[Bernd (Gast)]

Hallo,

hier möchte ich mal über Mittelung und Plausibilität von Messwerten 
sprechen. Meine Hoffnung ist, dass jemand ein elegantes Vorgehen für 
mein Problem kennt.

Ich habe eine zu messende Spannung, auf der immer wieder Störungen sind, 
die ich nicht per Hardware herausfiltern kann. Um einen guten Messwert 
zu erhalten mittle ich die Spannung über 16 Messungen. Um meine 
Genauigkeit aber noch weiter zu erhöhen, möchte ich die Messwerte auf 
Plausibilität prüfen, sodass die größeren Ausreißer gar nicht erst in 
den Mittelwert einfließen. Nun könnte ich jeden Messwert mit dem 
Mittelwert vergleichen und ab einer gewissen Schwelle stattdessen den 
Mittelwert selbst als Messwert annehmen oder auf den nächsten Messwert 
warten. Aber so ergibt sich eine gewisse Anfangswert-Problematik. Um die 
Messwerte vergleichen zu können benötige ich ja zuerst einen Mittelwert. 
Den kann ich aber nur aus Werten bilden, die ich nicht auf Plausibilität 
geprüft habe. Woher weiß ich also, dass mein Mittelwert nicht zufällig 
aus lauter Ausreißern gebildet wurde? Erstmal warten, bis mehrere 
gleiche Werte vorliegen? Auch dann könnten ja mehrere Ausreißer zufällig 
den gleichen Wert gehabt haben. Oder vielleicht am Anfang einen größeren 
Bereich tolerieren, bis ich dem Mittelwert mehr vertrauen kann? Mir 
fallen viele Wege ein, aber irgendwie wäre alles etwas aufwendig und 
unübersichtlich im Code oder zu unsicher. Gibt es hierfür einen 
Königsweg? Wie würdet ihr das Problem lösen?

Ich hoffe in diesem Fall war es in Ordnung, dass ich das Thema etwas 
allgemeiner gehalten habe und nicht auf das ganze Projekt eingegangen 
bin.

[Stephan H. (stephan2807)]

Am Besten die Störungen gar nicht erst entstehen lassen, statt Filtern 
zu versuchen.

Ansonsten wie bei Punktrichtern im Sport? Von 16 Werten jeweils die 2 
obersten und untersten Ausreißer verwerfen. Das ganze evtl. dynamisch an 
die Varianz der Messwerte angepasst.

Ein paar weitere Gedanken

- Liegen die falschen Werte evtl. auch außerhalb des Möglichen? 
(Maximale Änderungsrate zu vorherigem Wert, sonstige 
Max-/Min-Beschränkungen)

- Ist eine Plausibilisierung mit anderen Werten möglich? (200 l 
Füllstand im Wassertank passen z.B. nicht mit 20 Kilo Gewicht zusammen, 
kann grade am Anfang bei echt versauten Werten helfen)

- Mitteln sich die Fehler an sich raus? (ggf. geeigneteres Mittel 
verwenden)

Bevor du anfängst gegen den vorherigen Wert zu plausibilisieren musst du 
dir auf jeden Fall auch sicher sein, dass der auch passt. Die 
"Punkrichter-Variante" ist in der Hinsicht unproblematisch, liefert aber 
sicher nicht das bestmögliche Ergebnis.

Stephan

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> Bernd schrieb:
> Ich habe eine zu messende Spannung, auf der immer wieder Störungen sind,
was sind das für Störungen?
Die Art der Störungen sollte man bei der Auswahl der Filterung 
berücksichtigen.

> die ich nicht per Hardware herausfiltern kann. Um einen guten Messwert
> zu erhalten mittle ich die Spannung über 16 Messungen.
Warum nicht mehr? Klar, dann bekommt man ewig keine Werte raus.

Ist dir Wichtungsfunktion (digitaler Tiefpass) bekannt ?
Damit macht man statt abgeschlossner Mitelwerte einen gleitenden MW.


>Um meine
> Genauigkeit aber noch weiter zu erhöhen, möchte ich die Messwerte auf
> Plausibilität prüfen, sodass die größeren Ausreißer gar nicht erst in
> den Mittelwert einfließen.
Eine wirksame Filterung ist die schon angesprochene Methode, wo von 
einer Anzahl Messwerte immer die mit den höchsten und den niedrisgten 
Werten verworfen werden. Ich meine, das nennt sich Medianfilter.


> Nun könnte ich jeden Messwert mit dem
> Mittelwert vergleichen
Ich meine, dass solches Verfahren mal ganz schnell instabil wird und 
nicht so einrasted, wie du das erwartest.

> und ab einer gewissen Schwelle stattdessen den
> Mittelwert selbst als Messwert annehmen oder auf den nächsten Messwert
> warten.

> Wie würdet ihr das Problem lösen?
Ich vermute, dass du dazu mehr Infos über die Art der Signale, der 
Störungen und den Ansprüchen an die Filterung preisgeben mußt.
Eine höhere Meßfrequenz und stärkere Mittelwertbildung (Tiefpass) sind 
aber immer stabil und funktionieren zuverlässig.
Gruß Öletronika