滤波器原理及应用-背景.ppt

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1、滤波器原理及应用刘斌主要内容滤波器的应用背景滤波器分类滤波器的实现分析方法结论附录1.背景信号噪声无处不在（一维、二维传感器）周期噪声（固定频率的干扰）；随机噪声（不确定的干扰）；观测和控制都需要真实的信号，指定频率、突变的干扰尽量排除或限制；工程软硬件中都给出了一些滤波器模块；工程技术人员需要了解滤波器原理，参数如何进行设定，滤波器对信号的定性影响，采用这些信号的注意事项。2.1滤波器的分类频域；高通；低通；带通；指定频率；全通相移；时域；卡尔曼滤波器；2.2滤波器的分类其他分类模拟滤波器与数字滤波器离散滤波器与连续滤波器线性与非线性滤波器时变滤波器与时不变滤波器无源(passive)滤波器

2、与有源（active）滤波器3.1滤波器的实现硬件实现自己搭建(放大器电阻电容电感)模块化设计(集成电路);软件实现模块设计参数自己编程搭建3.2低通滤波器的原理图3.3高通滤波器的原理图3.4 带通滤波器的原理图3.5带阻滤波器的原理图3.4软件中的滤波器TDC中SBLT1库中的filter滤波器，参数如下；滤波器功能（高通、低通、带通、带阻）；滤波器阶数；滤波器类型(BesselButterworth其他)；uControllogix库中的滤波器：uHPF：wlag orderuLPF：wlag orderNotch滤波器（消除指定频率）罗克韦尔软件中的notch滤波模块软件设计案例1低通

3、滤波器设计：目标滤除10Hz以上的频率。低通滤波器的特点对高频信号起减弱的作用，不能完全消除；幅值效果好的滤波器，相位延迟的比较多；延迟的时间可以计算；软件设计案例2高通滤波器设计：目标滤除10Hz以下的频率。软件设计案例3低通滤波器设计：目标提取出10Hz的信号。4.1频域滤波器分析方法拉氏变换后观察相-频，幅-频特性低通滤波器分析低通滤波器伯德图高通滤波器分析如无源高通滤波器高通滤波器伯德图4.4Notch滤波分析4.4.2 Notch滤波器伯德图Q=1Q=105.结论频域滤波器适用范围的很宽，处理的范围和信号处理追求的结果是矛盾的；观测用时，可以适当采用低频滤波；反馈用时，需要根据控制特

4、性进行适当选择，时滞从小到大时，对控制先起到恶化的作用。通常PI控制参数的选择要和滤波时间进行综合考虑；附录1：异常点的处理限幅限斜率报警判断（利用幅值界限和斜率界限进行选择）。附录2：有源和无源滤波的异同有源滤波成本便宜；传递函数可以做到等同无源滤波；放大器的缘故，带宽有限，不适合很高频率的信号处理；附录3：信号无失真传输条件附录4：拉氏变换附录5：电阻、容抗、感抗附录6 均值滤波器的幅频特性附录7 理想滤波器理想低通滤波器幅-频特性曲线理想高通滤波器理想带通滤波器理想带阻滤波器附录8 均衡在通带范围内，可以级联均衡器，使得幅值和相位特性近似无失真传输系统，也就是时滞和幅值衰减都为常数。参考文献Paul Scherz.实用电子元器件与电路基础西蒙.赫金信号与系统