计算机测控技术与系统于微波电子课件第4章节计算机测控系统的数据处理.pptVIP

* * 程序判断法对偶然脉冲干扰信号有良好的滤波效果，适用于如大功率用电设备的启动或停止，造成电流的尖峰干扰或误检测，以及变送器不稳定而引起的严重失真，使得采样数据偏离实际值太远的场合。 4. 低通滤波 仿照模拟系统RC低通滤波器的方法，将普通硬件RC低通滤波器的微分方程用差分方程来表示，便可以用软件来模拟硬件滤波器的功能。 一阶低通滤波器的传递函数为 离散化后，有 Yn=(1-α)Xn+αYn-1 式中，Xn为第n次采样值；Yn-1为上次滤波输出值；Yn为第n次采样后的滤波输出值；α为滤波平滑系数，α≈Tτ/(Tτ+T)；Tτ为滤波环节的时间常数；T为采样周期。 一阶低通滤波方法能很好地消除周期性干扰，适用于波动频繁的被测参数滤波，但对于频率高于采样频率二分之一的干扰信号无法滤除。 * * 5. 复合滤波 为了进一步提高滤波效果，改善控制精度，可以把两种或两种以上有不同滤波效果的数字滤波器组合起来，形成复合数字滤波器，或称多级数字滤波器。 例如：把中值滤波的思想与算术平均的方法结合起来，就是一种常用的复合滤波法。 具体方法是首先将采样值按大小排队，采用中值滤波，去掉最大的和最小的，然后再把剩下的取算术平均值作为滤波后的采样值。这样显然比单纯的平均值滤波的效果要好。 这种方法兼容了算术平均值法和中值滤波法的优点。它既可以去掉脉冲干扰，又可以对采样进行平滑加工，在快、慢速系统中它都能削弱干扰，提高控制质量。 * * 数字滤波方法的总结 一般来说，对于变化缓慢的参数(如温度)，可选用程序判断滤波和一阶惯性滤波； 而对变化较快的信号(如压力、流量等)，则可选用算术平均值滤波； 对要求较高的系统可选用复合滤波。 如果不适当地应用数字滤波(例如把真实的参数波动也滤掉了)，反而会降低控制效果，以致适得其反。 如果同时采用几种滤波方法，一般先用中位值滤波或限幅滤波，然后再用平均值滤波法。如果应用不恰当，非但达不到滤波效果，反而会降低控制品质。 本章内容结束 * * 对于微机测控系统，在测量输入通道中，一均存在零点偏移，会产生放大电路的增益误差，另外器件参数的不稳定也会影响测量数据的准确性，这些误差都属于系统误差。大量测量的实践表明，系统误差对测量结果的影响常常显著地大于随机误差的影响，因此需要对这些系统误差进行校准。 * * 设图中PGA 增益为1、10、100 3档， A /D转换器为4位半的双积分式A /D转换器。 * * * * * 尚辅网 / * * 第4章 计算机测控系统的数据处理 学习目标： 了解测控系统中误差校正和量程切换的基本方法 掌握测控系统中线性标度变化的方法 掌握测控系统中常用的数字滤波方法 了解目前工业测控系统中常用的非线性校正方法 * * 4.1 误差校正与量程切换 1.软件校正方法 （1）系统误差的全自动校正方法 校准电路原理如图，其输入部分设有一个多路转换开关，系统在刚上电时或每隔一定时间，自动校准一次。具体方法是：先将开关接地，测出零输入时的测量输入值X0；然后将开关接基准电压VR，测出此时的测量输入值X1，注意:X0、X1是与实际输入值对应的含有误差的输入测量信号。 * * 如果测量输入信号X与系统实际输入值Y的关系是线性的，即：Y=a+bX ,可得到两个误差方程 解上面的方程组，有 从而可得到对实际输入值的校正公式 式中X为测控系统正常工作时与实际输入值对应的输入测量信号。校正后的Y值与放大器的零点漂移产生的放大电路增益变化无关，与基准电压VR的精度也无关，就是测控系统的实际输入值，不含有系统误差。 按照上式编写程序，在每个采样周期都计算Y值，便是不含有系统误差的实际采样值。 * * （2）随机误差的软件校正方法 随机误差是测量误差的一部分，虽然不知道其大小和符号，但在相同条件下对同一稳定被控量的多次重复测量中，它们的分布常常满足一定的统计规律，大多可以用正态分布来描述。因此具有单峰性、对称性、有界性和抵偿性。 随机误差的抵偿性是指随着测量次数的增加，其正、负误差之和趋近于零。 因此用多次测得值的算术平均值作为被控量的实际值，能减小随机误差的影响。 设对同一被控量重复测了n次，一般应使 n≥6，测得值为 Yi，平均值为 * * （3）粗大误差的校正方法 既然粗大误差是一种错误，就必须将错误数据删除。但删除错误数据必须有充分理由，不能随心所欲任意删除。审查数据要借助于误差理论。 审查数据时，先计算测量值标准偏差s，再根据测量次数，确定该组测量值的残差最大限Vmax，若一组测量值中各测量值的残差Vi中