數(shù)字濾波技術(shù)在精密測(cè)量儀表中的應(yīng)用研究
摘要:數(shù)字濾波技術(shù)是信號(hào)處理中一種重要的去噪消除干擾方法。通過分析,在介紹嵌入式計(jì)算機(jī)和24位A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在微弱信號(hào)測(cè)量儀表中應(yīng)用的基礎(chǔ)上,給出了數(shù)字濾波的一般方法和步驟,研究了平均值濾波、零點(diǎn)偏移濾波和輸入短路本機(jī)噪聲濾波3種數(shù)字濾波方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明數(shù)字濾波技術(shù)在精密測(cè)量儀表中能提高儀表的測(cè)量精度,具有良好的實(shí)用性。
關(guān)鍵詞:數(shù)字濾波;測(cè)量;儀表;應(yīng)用研究
0 引言
嵌入式計(jì)算機(jī)在測(cè)量儀表中的廣泛應(yīng)用,為精密測(cè)量儀表中實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波創(chuàng)造了良好條件,特別是在微弱信號(hào)測(cè)量儀表中,數(shù)字濾波的作用更加突出,不僅對(duì)抑制噪聲、消除干擾能夠起到輔助作用,而且對(duì)提高儀表的測(cè)量精度、減小測(cè)量誤差具有重要作用。以下通過實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)ZJL801納伏電壓標(biāo)準(zhǔn)裝置研制中所采用的數(shù)字濾波方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究與分析。
ZJL801納伏電壓標(biāo)準(zhǔn)裝置是自行研制的一臺(tái)低頻超小電壓標(biāo)準(zhǔn)裝置,具有超強(qiáng)的噪聲抑制能力和抗干擾能力,其自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集與處理部分由嵌入式PCI04/586計(jì)算機(jī)、邏輯控制電路板、24位A/D數(shù)據(jù)采集卡、液晶顯示屏和面板控制鍵盤組成。
小電壓及超小電壓測(cè)量需要解決的難點(diǎn)和關(guān)鍵問題是消除噪聲和干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。交流小電壓或超小電壓經(jīng)過前端放大、帶通濾波、相關(guān)處理、低通濾波,轉(zhuǎn)換為直流中電壓,經(jīng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理后在液晶屏顯示輸出。信號(hào)相關(guān)處理是消除噪聲和干擾的關(guān)建環(huán)節(jié),但在數(shù)據(jù)采集與處理過程中采用數(shù)字濾波技術(shù)不僅能夠起到降低噪聲和干擾的輔助作用,而且還能減小測(cè)量誤差,提高測(cè)量精度。納伏電壓標(biāo)準(zhǔn)裝置在測(cè)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與處理中采用了多種數(shù)字濾波方法,這里對(duì)其中的平均值濾波法、零點(diǎn)偏移濾波法和輸入短路本機(jī)噪聲濾波法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。
1 數(shù)字濾波方法與步驟
1.1 數(shù)學(xué)模型的建立
針對(duì)影響測(cè)量結(jié)果的某一因素建立數(shù)學(xué)模型。例如:因設(shè)計(jì)造成的放大倍數(shù)或衰減比例偏差而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差可通過測(cè)量結(jié)果乘以相應(yīng)的修正因子或除以相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行修正。如果要濾去因外界干擾造成的測(cè)量結(jié)果異常值或隨機(jī)誤差偏大的測(cè)量值,即剔除粗大誤差,可建立
以下數(shù)學(xué)模型:
式中:i=3,4,…,20,yi為依次采集的被測(cè)量的電壓值。
1.2 經(jīng)驗(yàn)值的選定
在所建立的數(shù)學(xué)模型中,代表某一特定規(guī)律的常數(shù)(如零點(diǎn)偏差、儀器輸入短路本機(jī)噪聲等)可通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得經(jīng)驗(yàn)值。
1.3 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理
計(jì)算機(jī)所采集的原始數(shù)據(jù)一般都帶有一定的誤差。數(shù)據(jù)處理就是通過多次重復(fù)采集平均降低噪聲的影響,減小隨機(jī)誤差,通過誤差修正減小系統(tǒng)誤差,或根據(jù)粗大誤差的判別準(zhǔn)則剔除非正常值,從而提高測(cè)量精度。
評(píng)論