3. 第三章 實驗方法與流程
3.2 實驗流程
3.2.1 數據處理及分析
CID 3.0 量測到的數據無法直接利用在分壓公式上進行計算，因為 V1 及 V2 訊 號在經過分壓、待測系統和整個實驗架設的過程中，可能會受到周遭環境的干擾，
而形成許多不必要的雜訊，這些雜訊可能導致V1、V2 訊號失真，因此仍需要經過 初步的訊號處理才能夠被有效的利用於分壓公式的阻抗計算。
在此使用一組實際量測數據做為說明，並以Matlab 對原始數據進行初步的處 理，首先將V2 訊號的相位反轉，使其相位與 V1 呈現同相，此步驟可以使未來若 需要校正相位時，能夠更直接的從波形來判斷相位。V2 訊號處理前後的比較圖如 圖 3-5 所示。
圖 3-5 V2 原始訊號(上圖右半部)與 V2 反相訊號(下圖右半部)
原始數據處理的第二步驟為消除雜訊，將圖 3-4 中的原始正弦波訊號與 V1、
V2 訊號對比即可發現，V2 訊號有雜訊出現，此現象是因為 V1 訊號為原始正弦波 訊號末分壓前的訊號，僅經過放大器將原始訊號放大；V2 訊號是經過分壓後的訊 號，因此會受到分壓、待測物及實驗架設等因素的影響。在此將V2 訊號經過傅立 葉轉換，由時域轉換到頻域，藉由頻域的圖譜來分析V2 訊號可能的雜訊來源，V2 訊號的頻域圖如圖 3-6 所示，圖中展示了 V2 訊號頻譜的第 0~300 取樣點。圖中可 觀察到在第 4 及第 256 取樣點各有一峰值，而由取樣定理得知，當一訊號的取樣 頻率為fs，取樣點數為 N，則頻域圖上第 k 點的頻率 f (Hz)為 k*fs/N，如 3-1 式。
f = k ×
DRG 3-1 式將第4 點帶入 3-1 式，可得到頻率 1 Hz，即是 V2 訊號的主要峰值，而第 256
流方向的關係會不斷的產生電磁波，根據行政院經濟部「電業供電電壓及頻率標準 第3 條」，台灣交流電之頻率定為 60 Hz，其變動率之高低各不得超過標準頻率百 分之四，此範圍和第 256 點之頻率接近；2. 在量測的同時周遭環境有許多電子儀 器同時在運作，因此干擾的情形更為嚴重，相關文獻[47]指出，在進行交流阻抗實 驗時，應盡量避免馬達、日光燈管、電腦、顯示器和無線電發射器等儀器的運作。
因此，在發現雜訊後，往後在進行量測時便將CID 2.0 放置於鐵盒中以盡量隔絕外 在環境的電磁波干擾，鐵盒外觀如圖 3-7 所示，並且選在周遭較少電子儀器的場 所進行量測，主要是為了減少交流電的電磁波干擾，亦可以降低其他電子儀器運作 時可能產生其他頻率的電子訊號干擾。
圖 3-6 V2 原始訊號之頻域圖(第 0~300 取樣點)
圖 3-7 防止電磁波干擾之鐵盒
透過頻域圖確認了V2 訊號的 1 Hz 峰值位置及雜訊的頻率後，便開始進行濾 波的工作，在此將V2 訊號的 1 Hz 峰值保留，並將其餘的取樣點數值以 0 取代，
達到基本的濾波效果。接著對僅保留V2 訊號 1 Hz 數值的頻域數據進行反傅立葉 轉換，從頻域轉換回到時域，即可得到乾淨的V2 訊號波形，原始 V2 訊號及濾波 後V2 訊號時域圖如圖 3-8 所示，將兩波疊合一起可以觀察到濾波後的波形與原始 波形吻合，如圖 3-9 所示。
圖 3-8 V2 訊號原始(上圖)及濾波後(下圖)之時域圖
圖 3-9 V2 訊號原始與濾波後波形疊合之時域圖
得到V2 訊號的乾淨波形後，便可以利用此波形來進行分壓公式的阻抗計算，
而從波形中可以得到兩個有用的資訊：(1)振幅，(2)相位。振幅的計算方式為：將 V2 訊號的波形分成 4 個單一波形，並分別計算各個波形的振幅，後續再將 4 個振
幅值取平均，並以此平均值做為代表V2 的數值帶入分壓公式之中，而 V1 的數值
器，最後以矽利康膠黏附於試片表面達到水密的效果，PVC 管所圍受測面積約為 7 cm2。 塗層試片成品如圖 3-10所示。
圖 3-10 金屬底材(左)、塗層試片(中)、塗層試片成品(右)
3.2.3 實驗流程圖
圖 3-11 實驗流程圖