第七章 ch10-检测算法-1.ppt

第十章 检测算法 10.1 数字滤波技术 程序判断滤波又称限幅滤波，很容易用程序判断方法实现。 过程的动态特性决定其输出参数的变化速度，可根据检测实践经验或按参数可能的最大变化速度Vmax及采样周期T来决定α值，即： 10.1 数字滤波技术 10.1 数字滤波技术 10.1 数字滤波技术 10.2 克服系统误差的软件算法 10.3 量程自动切换及标度变换 10.3 量程自动切换及标度变换 10.3 量程自动切换及标度变换 10.3 量程自动切换及标度变换 10.3 量程自动切换及标度变换 10.3 量程自动切换及标度变换 10.3 量程自动切换及标度变换 10.3 量程自动切换及标度变换 习题 1 什么叫数字滤波? 与硬件滤波器相比它有哪些特点? 2 以表格的形式对所学的数字滤波法进行总结。要求体现出其优缺点及应用场合。 3 如何校正系统的非线性误差? 4 说明量程自动切换的目的、具体实现的方法。 5 工程量变换的意义和基本原理是什么? 1)线性系统 标度变换公式为： 式中：A0——测量范围最小值； Am——测量范围最大值； Nm——Am所对应的数字量； N0——A0所对应的数字量； Nx——被测量工所对应的数字量。 例：已知某热处理炉温度测量系统的量程为200~800℃，在某一时刻计算机采样并经数字滤波后的数字量(8位)为0CDH，此时的温度值是多少? 解：已知A0=200℃， Am=800℃，Nx =0CDH=205，Nm=0FFH=255，此时温度Ax= Nx (Am-A0 )/ Nm + A0=205×(800-200)/255+200 = 628℃ 2)非线性参数的标度变换 被测量为非线性刻度时，则其变换式应根据具体问题分析，首先求出它所对应的标度变换公式，然后进行程序设计。 例如，在流量测量中，其流量和压差的公式为 式中： Q -- 流量； △P -- 节流装置前后的差压； K -- 刻度系数，与流体的性质及节流装置的尺寸形状有关。 流体的流量与被测流体流过节流装置前后产生的压差的平方根成正比，于是得到测量流量时的标度变换式为 上式中，Qx：被测液体的流量值； Qm：流量仪表的上限值； Q0：流量仪表的下限值； Nx：差压变送器所测得的差压值(数字量)； Nm：差压变送器上限所对应的数字量； N0：差压变送器下限所对应的数字量。 对于流量仪表，一般下限皆为0，即Q0=0，所以上式可简化为 若取流量表下限对应的数字量N0=0，则上式可进一步简化为 前述三式即为不同初始条件下的流量标度变换公式。 与线性刻度标度变换公式一样，由于Qm，Q0，Nm，N0都是常数，所以公式就可分别记作： 上述三式即为各种不同条件下的流量标度变换公式，同样可以设计出流量标度变换程序。 * * 10.1 数字滤波技术 10.2 克服系统误差的软件算法 10.3 量程自动切换及标度变换 优点： 不需增加硬件，只是一个计算程序，可靠性高，尤其是数字滤波可对频率很高或很低的信号滤波。 用软件算法实现，可以使多个输入通道共享—个软件“滤波器”，降低硬件成本。 改变软件滤波器程序和参数，即可改变滤波特性，对于抑制低频脉冲干扰、随机噪声特别有效。 不足：需要计算时间 1．程序判断滤波 α: 相邻两个采样值之差的最大可能变化范围 α =T·Vmax 对某一被测参数连续采样n次(一般n取奇数)，把n次采样值按大小排队，取中间值作为本次有效采样值。 对温度、液位等缓慢变化的被测参数采用此算法能收到良好滤波效果，能有效抑制脉冲干扰，但对于压力等快变参数一般不宜采用。 2．中（位）值滤波法 连续取几个采样值进行算术平均，其数学表达式为 3．算术平均滤波法 适用于一般有随机干扰的信号的滤波，对信号的平滑程度完全取决于N。N大，平滑度高，但灵敏度低；N小，平滑度低，但灵敏度高。 只需一次测量，就能得到当前算术平均滤波值。此方法是把N个测量数据看成一个队列。计算滤波值时，只要把队列中的N个数据进行算术平均，就得到新的滤波值。 4．递推平均滤波法 5．加权递推平均滤波法 其中 设?为对象的纯滞后时间，且 则 以数字形式通过算法实现一阶惯性（动态）RC滤波，能很好地克服上述模拟滤波器的缺点。适用于波动频繁的参数滤波，但带来了相位滞后(取决于a值)，灵敏度