Utilização de filtro de transformada de fourier para a minimização de ruídos em sinais analíticos

Abstract

Recebido em 29/7/99; aceito em 22/3/00 UTILIZATION OF FOURIER TRANSFORM FILTER FOR NOISE MINIMIZATION IN ANALYTICAL SIGNALS.Instrumental data always present some noise. The analytical data information and instrumental noise generally has different frequencies. Thus is possible to remove the noise using a digital filter based on Fourier transform and inverse Fourier transform. This procedure enhance the signal/noise ratio and consecutively increase the detection limits on instrumental analysis. The basic principle of Fourier transform filter with modifications implemented to improve its performance is presented. A numerical example, as well as a real voltammetric example are showed to demonstrate the Fourier transform filter implementation. The programs to perform the Fourier transform filter, in Matlab and Visual Basic languages, are included as appendices Keywords: Fourier transform; digital filter, analytical data. DIVULGAÇÃO INTRODUÇÃOGeralmente os sinais analíticos representam a variação de uma propriedade físico-química, de uma amostra de interesse, em função do tempo e/ou espaço. Em química analítica, os sinais mais freqüentemente encontrados são: espectros, voltamogramas, registros de um pH-metro em função do tempo, etc. Infelizmente, a maioria dos sinais provenientes de instrumentos analíticos apresentam-se contaminados (digamos, sobrepostos) com ruído, dificultando a interpretação e modelagem das propriedades associadas à estes sinais. Tipicamente o ruído instrumental afeta os limites de detecção, de decisão e de determinação, os quais são figuras de mérito extremamente importantes na avaliação do desempenho de instrumentos e métodos analíticos 1 . CLASSIFICAÇÃO DOS TIPOS DE RUÍDOSOs tipos de ruídos podem ser classificados pelo seu espectro de freqüência (freqüência em que ocorrem), por sua distribuição de amplitude e pelo fenômeno que o origina. Vejamos alguns deles:Ruído Jonson: Todo componente eletrônico alocado em qualquer circuito gera um ruído entre seus terminais devido à vibração térmica dos átomos. O valor desse ruído (em volts) é dado pela Equação 1.Onde k é a constante de Boltzman, T é a temperatura absoluta (K), R é a resistência do componente e B é a largura de banda (em Hz) em que o componente é capaz de monitorar. Quanto maior a faixa dinâmica de freqüências do componente, por exemplo a faixa de comprimentos de onda que um sensor espectroscópico é capaz de monitorar, maior o ruído Jonson. Esse ruído independe da freqüência monitorada, mas sim da largura de banda da faixa monitorada, ou seja, se distribui uniformemente em todo o espectro, e é assim chamado ruído branco. Este tipo de ruído torna-se particularmente crítico em detectores de radiação eletromagnética, de modo que em alguns casos resfria-se o detector, na tentativa de minimizar esse efeito.Ruído "Shot": Devido ao fato de que a eletricidade é formada por um fluxo de elétrons, e que os mesmos, por sua vez, possuem carga discreta, a passagem dos elétrons gera uma flutuação do campo elétrico e consequentemente uma flutuação da corre...

Determinação espectroscópica multivariada de glucosamina e condroitina em formulações farmacêuticas

“…Neste caso, a obtenção de resultados incoerentes evidencia a pouca seletividade dos filtros de suavização, fato que normalmente redunda na remoção simultânea de ruídos e sinais analíticos de relevância. 16 Por sua vez, a utilização de dados centrados na média e corrigidos pelo fator multiplicativo de sinal (MSC) proporciona modelos com excelente capacidade de previsão, com erros relativos médios entre 2 e 4%, para qualquer número de VLs utilizadas.…”

Estudo comparativo sobre filtragem de sinais instrumentais usando transformadas de Fourier e Wavelet

“…Note-se que, aumentando M, melhora-se a aná-lise de cada janela (maior número de coeficientes Fourier), mas perde-se resolução espacial (menor número de janelas). Esse problema é conhecido na área de processamento de sinais como Princípio da Incerteza de Heinsenberg 2,12 . Para ilustrar a dificuldade em se escolher uma janela de largura conveniente, pode-se notar na Figura 1 que a região 2 precisaria ser dividida em janelas mais estreitas que a região 8.…”

“…Os métodos mais comumente utilizados em Química para remoção de tais interferências são os filtros de média boxcar, média móvel e Savitsky-Golay 1 . Embora de fácil implementação, tais filtros tendem a distorcer picos estreitos 2 , o que pode comprometer a análise, por exemplo, de sinais espectroscópicos.…”

“…Nesse contexto, melhorias podem ser obtidas através do uso da Transformada de Fourier (TF) 1 , conforme descrito no recente tutorial de Cerqueira et al 2 . Uma outra alternativa consiste no uso da Transformada Wavelet (TW) [3][4][5][6][7][8][9] , ferramenta de processamento de sinais introduzida nos anos 80 para superar algumas limitações da TF.…”

Desenvolvimento De Algoritmos Para Estimativa De Parâmetros De Ensaios Em Alta Tensão Em Corrente Alternada E Contínua De Acordo Com a Norma Abnt NBR Iec 60060-1:2013

“…ou seja, tenha reatâncias capacitivas e indutivas iguais, conforme a Figura 36 e a equação (32). (32) logo, a frequência natural de oscilação é dada por …”