濾波器原理及應(yīng)用-背景課件

濾波器原理及應(yīng)用主要內(nèi)容濾波器的應(yīng)用背景濾波器分類濾波器的實(shí)現(xiàn)分析方法結(jié)論附錄1.背景信號(hào)噪聲無(wú)處不在（一維、二維傳感器）周期噪聲（固定頻率的干擾）；隨機(jī)噪聲（不確定的干擾）；觀測(cè)和控制都需要真實(shí)的信號(hào)，指定頻率、突變的干擾盡量排除或限制；工程軟硬件中都給出了一些濾波器模塊；工程技術(shù)人員需要了解濾波器原理，參數(shù)如何進(jìn)行設(shè)定，濾波器對(duì)信號(hào)的定性影響，采用這些信號(hào)的注意事項(xiàng)。2.2濾波器的分類其他分類模擬濾波器與數(shù)字濾波器離散濾波器與連續(xù)濾波器線性與非線性濾波器時(shí)變?yōu)V波器與時(shí)不變?yōu)V波器無(wú)源(passive)濾波器與有源（active）濾波器3.1濾波器的實(shí)現(xiàn)硬件實(shí)現(xiàn)自己搭建(放大器\電阻\電容\電感)模塊化設(shè)計(jì)(集成電路);軟件實(shí)現(xiàn)模塊設(shè)計(jì)參數(shù)自己編程搭建3.2低通濾波器的原理圖3.4帶通濾波器的原理圖3.5帶阻濾波器的原理圖3.4軟件中的濾波器TDC中SBLT1庫(kù)中的filter濾波器，參數(shù)如下；濾波器功能（高通、低通、帶通、帶阻）；濾波器階數(shù)；濾波器類型(Bessel\Butterworth\其他)；Notch濾波器（消除指定頻率）羅克韋爾軟件中的notch濾波模塊軟件設(shè)計(jì)案例1低通濾波器設(shè)計(jì)：目標(biāo)濾除10Hz以上的頻率。低通濾波器的特點(diǎn)對(duì)高頻信號(hào)起減弱的作用，不能完全消除；幅值效果好的濾波器，相位延遲的比較多；延遲的時(shí)間可以計(jì)算；軟件設(shè)計(jì)案例2高通濾波器設(shè)計(jì)：目標(biāo)濾除10Hz以下的頻率。軟件設(shè)計(jì)案例3低通濾波器設(shè)計(jì)：目標(biāo)提取出10Hz的信號(hào)。4.1頻域?yàn)V波器分析方法拉氏變換后觀察相-頻，幅-頻特性4.2.2低通濾波器伯德圖4.3.1高通濾波器分析如無(wú)源高通濾波器4.3.2高通濾波器伯德圖4.4.2Notch濾波器伯德圖Q=1Q=105.結(jié)論頻域?yàn)V波器適用范圍的很寬，處理的范圍和信號(hào)處理追求的結(jié)果是矛盾的；觀測(cè)用時(shí)，可以適當(dāng)采用低頻濾波；反饋用時(shí)，需要根據(jù)控制特性進(jìn)行適當(dāng)選擇，時(shí)滯從小到大時(shí)，對(duì)控制先起到惡化的作用。通常PI控制參數(shù)的選擇要和濾波時(shí)間進(jìn)行綜合考慮；附錄1：異常點(diǎn)的處理限幅限斜率報(bào)警判斷（利用幅值界限和斜率界限進(jìn)行選擇）。附錄2：有源和無(wú)源濾波的異同有源濾波成本便宜；傳遞函數(shù)可以做到等同無(wú)源濾波；放大器的緣故，帶寬有限，不適合很高頻率的信號(hào)處理；附錄3：信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件附錄4：拉氏變換附錄5：電阻、容抗、感抗附錄6均值濾波器的幅頻特性附錄7理想濾波器理想低通濾波器幅-頻特性曲線理想高通濾波器理想帶通濾波器理想帶阻濾波器附錄8均衡在通帶范圍內(nèi)，可以級(jí)聯(lián)均衡器，使得幅值和相位特性近似無(wú)失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)，也就是