Фильтрация сигналов имеет важное значение в встроенной обработке данных датчиков для устранения шума и повышения точности данных. Правильный расчет параметров фильтрации обеспечивает надежные показания датчиков и производительность системы. В этой статье объясняются ключевые шаги для эффективного определения этих параметров.

Понимание фильтрации сигналов

Фильтрация включает в себя изменение сигнала для подчеркивания желаемых компонентов и подавления нежелательного шума.Обычные фильтры включают фильтры с низким пропуском, высоким пропуском, полосовым пропуском и полосовым остановом. Выбор правильного фильтра зависит от характера данных датчика и характеристик шума.

Определение частоты вырезания фильтра

Частота отсечки определяет границу, где фильтр начинает ослаблять сигнал. Для этого необходимо провести расчет частотного спектра данных датчика для идентификации доминирующих частот сигнала и шума. Отсечка должна быть установлена чуть выше самой высокой частоты нужного сигнала для сохранения важной информации при снижении шума.

Расчет порядков фильтров и коэффициентов

Порядок фильтра определяет крутизну отката фильтра. Более высокие порядки обеспечивают более резкое отсечение, но могут вводить фазовое искажение. Используйте стандартные формулы или инструменты проектирования фильтра для вычисления порядка и коэффициентов на основе желаемой частоты отсечения и системных ограничений.

Пример: расчет фильтра с низким уровнем пропускной способности

Предположим, что данные датчика имеют частоту дискретизации 1000 Гц, а соответствующая частота сигнала ниже 50 Гц. Для проектирования фильтра нижних частот установите частоту отсечки около 60 Гц. Используя фильтр Баттерворта порядка 4, вычислите нормированную частоту отсечки как 60/500 (частота Найквиста), что равно 0,12. Используйте инструменты проектирования фильтра для получения коэффициентов для реализации.