数据采集与处理技术10-12章解析.ppt

　在采用一点接地的数据采集系统中，不同性质接地线应采取以下原则连接： 在弱信号模拟电路、数字电路和大功率驱动电路混杂的场合，强信号地线与弱信号地线应分开，模拟地与数字地应分开，高电平数字地与低电平信号地应分开，各个子系统的地只在电源供电处才相接一点入地。 只有这样才能既保证几个地线系统有统一的地电位，又避免形成公共阻抗。 4、接地线应尽量加粗的原则 因为接地线越细，其阻抗越高，接地电位随电流的变化越大，致使系统的基准电平信号不稳定，导致抗干扰能力下降，所以接地线应尽量加粗。 3、不同性质接地线的连接原则 §10.5 微机总线的抗干扰措施 　　微机总线性能的可靠性直接关系到整个数据采集系统的可靠性。总线的接收，尤其是从一块印刷线路板到时另一块印刷线路板之间的传送接收，由于总线信号线上存在寄生电容，总会耦合一些干扰；另外，这些额外电容的作用，使得总线信号产生延迟。所以为了提高总线接收的抗干扰性能，一般在接收端配有缓冲器(又称总线驱动)，其中施密特触发器组成的缓冲器能有效地将干扰滤除掉。 　抑制总线浮空干扰的措施－－在数据总线上加所谓的上拉电阻，即在电源和总线之间接入一个大小适中（要远比驱动端负载小）的电阻，把总线在高阻抗状态时的电位固定在高电平上。 §10.6 数据采集软件的抗干扰 一、软件干扰的产生和抑制 　软件对系统的干扰主要表现在以下几个方面： 1、不正确的算法产生错误的结果 33 = 27 3*3*3 = 27 或 (33-27)0.0001 2 、由于精度不高而引起的噪声 二、软件的抗干扰措施 1、用软件消除多路开关的抖动 2、用软件消除采样数据中的零电平漂移 第11章 采样数据的预处理 §11.1 采样数据的标度变换 　把AD转换的数字量变换为带有工程单位的数字量，这种变换称为标度变换。也称工程变换。 　标度变换有多种形式，它取决于被测物理量所用的传感器或变换器的类型。 1、线性参数标的度变换 当被测物理量与传感器工仪表的输出之间呈线性关系时，采用线性变换。 2、非线性参数的标度变换 当被测物理量与传感器工仪表的输出之间是非线性关系时，则应根据具体问题详细分析，求出被测量对应的度变换公式，然后再进行变换。 (1)公式变换法 (2)多项式变换法 (3)表格法 §11.2 采样数据的数字滤波 　所谓“数字滤波”，就是通过特定的计算程序处理，减少干扰信号在有用信号中所占的比例，故实质上是一种程序滤波。 　数字滤波克服了模拟滤波器的不足，与模拟滤波器相比，它有以下优点： ↗(1) 不需要增加硬件设备，可以多个输入通道“共用”一个滤波程序。 | (2) 由于不需要硬件设备，因而可靠性高、稳定性好，各回路之间不存在　 　|　　阻抗匹配等问题。 ↘(3) 数字滤波可对频率很低(如0.01Hz)的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷，而且通过改写数字滤波程序，可以实现不同的滤波方法或改变滤波参数，这比模拟滤波器的硬件要灵活方便。 　① 中值滤波法－－对去除脉动性质的干扰较有效，对快速变化过程的参数（如流量等）则不宜采用。 　② 算术平均法－－适用于对压力、流量一类信号的平滑处理，这类信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动。 　③ 加权平均滤波法－－适用于系统纯滞后时间常数τ 较大、采样周期较短的过程。它对以不同采样时间得到的采样值分别给予不同的权数，以便能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度。 　④ 一阶滞后滤波法（惯性滤波法） －－适用于波动频繁的被测量的滤波，它能很好地消除周期性干扰，但也带来了相位滞后。滞后角的大小与α有关。 　⑤ 防脉冲干扰复合滤波法－－先用中值法滤去由于脉冲干扰而有偏差的采样值，然后把剩下的采样值做算术平均，就可得到防脉冲干扰复合滤波法。 §11.3 剔除采样数据中的奇异项 　采样数据中的奇异项－－是指采样数据序列中有明显错误（丢失或粗大）的个别数据。这此数据的存在，会使数据处理后的误差大大增加。 　在采样数据序列中确定哪些是奇异项，要根据具体的被测物理过程和数据采集系统的精度而定。 　剔除奇异项的方法，一般可选用差分法、多项式逼近和最小二乘法。它们之间的区别只是在于所选的算法上，其它方面大致相同。 §11.4 去除或提取采样数据的趋势项 　等待处理的数据中，一般都包含有两种分量： ↗周期大于数据采样周期的频率成分，称为趋 势 项； ↘周期小于数据采样周期的频率成分，称为交变分量。 　在数据处理时，并不在任何情况下都需要两种分量。 ↗有时对趋 势 项感兴趣，要提取趋势项； ↘有时对交变分量感兴趣，要去除趋势项。 　去除或提取采样数据的趋势项的方法有两种：平均斜率法和最