第5章-數(shù)字化測量技術(shù)

第5章數(shù)字化測量技術(shù)第2

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概述

濾波器模擬信號放大器

集成模擬多路開關(guān)A/D轉(zhuǎn)換器微控制器D/A轉(zhuǎn)換器人機交互設(shè)計抗干擾設(shè)計數(shù)據(jù)預(yù)處理內(nèi)容提綱厚德弘毅博學(xué)篤行第3

頁數(shù)字化測量技術(shù)的主要內(nèi)容是對傳感器輸出信號進行調(diào)理，將模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，通過微處理器對數(shù)據(jù)進行處理，進而傳輸、顯示或直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。數(shù)字化測量技術(shù)在整個測試系統(tǒng)中起著十分關(guān)鍵的作用，本章將從信號的濾波、放大、預(yù)處理及其在測試系統(tǒng)中的典型應(yīng)用等方面進行介紹。5.1概述厚德弘毅博學(xué)篤行第4

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濾波器RC濾波器運算放大器作為濾波器設(shè)計的一部分LC濾波器

高通和低通特性增益不陡峭，當(dāng)被濾去的信號頻率遠(yuǎn)離通帶時，這種RC濾波器足以滿足要求

各級濾波器的輸出阻抗與截止頻率無關(guān)具有陡峭的頻率響應(yīng)，并且可以獲得通帶內(nèi)平坦，過渡帶尖銳，帶外下降陡峭等特性；但電感體積龐大，成本高，且又存在“損耗”，而偏離理想特性5.2濾波器厚德弘毅博學(xué)篤行第5

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頻域特性上升時間tr指達(dá)到最終值的90%所需的時間；峰值時間tp指響應(yīng)超過其終值到達(dá)第一個峰值所需的時間；穩(wěn)定時間ts指維持在最終值的某指定數(shù)量級內(nèi)所需的時間時域特性LOGO其增益隨頻率變化而變化，濾波器相對未衰減的頻率范圍稱為通帶，通常認(rèn)為通帶延伸到-3dB點，截至頻率fc是通帶的結(jié)束點厚德弘毅博學(xué)篤行第6

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根據(jù)幅頻特性或相頻特性的不同阻帶位于兩個有限非零上下限頻率之間通帶從截止頻率fc到無窮大低通濾波器，通帶從零到某一截止頻率fc通帶位于兩個有限非零的上下限頻率之間厚德弘毅博學(xué)篤行第7

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根據(jù)截止頻率附近的幅頻特性和相頻特性巴特沃斯濾波器通帶部分響應(yīng)最為平坦，從通帶到阻帶的特性優(yōu)于Bessel切比雪夫濾波器貝塞爾濾波器在通帶內(nèi)的響應(yīng)在一定范圍內(nèi)有起伏，但帶外衰減速率較大，具有較好的頻率選擇特性頻率特性一般每一種特性下還有低通、高通、帶通、帶阻等不同類型，以低通濾波器為例厚德弘毅博學(xué)篤行第8

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有源濾波器：由無源元件和有源元件（雙極型管、單極型管、集成運放）共同組成。具有體積小、性能好、可放大信號和調(diào)整方便等優(yōu)點，但因受運放本身有限帶寬的限制，目前適用于低頻范圍無源濾波器：由無源元件(RLC)組成電路簡單，但對通帶信號有一定的衰減，因此電路性能較差是否采用有源器件厚德弘毅博學(xué)篤行第9

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在電氣測試技術(shù)中，常用到的濾波器以二階為主。根據(jù)二階RC有源濾波器傳遞函數(shù)零點的不同，也可分為低通、高通、帶通和帶阻等幾種類型：（1）二階低通有源濾波器C1接到集成運放的輸出端，形成正反饋，電壓放大倍數(shù)在一定程度上受輸出電壓控制，輸出電壓近似為恒壓源，又稱之為二階壓控電壓源低通濾波器，其特點是輸入阻抗高，輸出阻抗低。當(dāng)時，可求得其傳遞函數(shù)為：式表明時，電路才能穩(wěn)定工作，若，電路將自激振蕩厚德弘毅博學(xué)篤行第10

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二階高通有源濾波器二階高通濾波器和二階低通濾波器幾乎具有完全的對偶性，將二階低通有源濾波器電路中的R和C的位置互換，厚德弘毅博學(xué)篤行第11

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濾波器的最大輸出電壓峰值出現(xiàn)在中心頻率fo的頻率點上。帶通濾波器的帶寬越窄，選擇性越好，也就是電路的品質(zhì)因數(shù)Q越高。二階帶通有源濾波器為了方便計算，設(shè)，，，可導(dǎo)出帶通濾波電路的傳遞函數(shù)為

令得式中為中心角頻率，當(dāng)時，電路具有最大電壓增益Aup，這就是濾波器的通帶電壓增益，同樣要求,電路才能穩(wěn)定工作。厚德弘毅博學(xué)篤行第12

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5.3模擬信號放大器Diagram輸出維持在規(guī)定的電平時，兩個輸入端流進電流的差值。大小主要取決于運放輸入端結(jié)構(gòu)輸入失調(diào)電壓失調(diào)電壓漂移輸入偏置電流輸入失調(diào)電流運算放大器的主要指標(biāo)輸入失調(diào)電壓隨自變量變化的比值，稱為失調(diào)電壓漂移。一般以溫度漂移為主，范圍從0.002μV/°C到幾十μV/°C當(dāng)輸出維持在規(guī)定的電平時，兩個輸入端流進電流的平均值。范圍從20fA~100μA，數(shù)量級相差巨大。主要取決于運放輸入端結(jié)構(gòu)當(dāng)運放接成跟隨器且正輸入端接地時，輸出存在的非0電壓，1μV以下屬于極優(yōu)秀的，100μV以下屬于較好的，最大的有幾十mV。厚德弘毅博學(xué)篤行第13

頁其特點為：a輸入阻抗高、失調(diào)電壓低、溫度漂移小、增益高，具有很強的共模抑制能力b復(fù)雜的環(huán)境下仍可以保持優(yōu)良的性能,在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。c儀表放大器內(nèi)部通常具有兩個或者更多的運放，最典型的是三運放結(jié)構(gòu)儀用放大器其增益為：輸入管腳有工作限制：第一不得懸空，第二不能承載太高的電壓。厚德弘毅博學(xué)篤行第14

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將兩個輸入信號分別接到運算放大器的同相和反相端，然后在輸出端取出兩個信號的差模成分，抑制兩個信號的共模成分。差動放大器則若：，厚德弘毅博學(xué)篤行第15

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有些傳感器的輸出阻抗很高，可達(dá)108Ω以上，這就要求測量放大電路具有很高的輸入阻抗a采用高輸入阻抗集成運算放大器組成自舉電路

b采用MOSFET作為輸入級的集成運算放大器

c采用FET作為輸入級的集成運算放大器，輸入阻抗為106MΩ，性能穩(wěn)定且不易損壞高輸入阻抗放大器厚德弘毅博學(xué)篤行第16

頁常采用增益可變化的放大器，可以實現(xiàn)放大器量程的自動切換程控增益放大器當(dāng)開關(guān)均接通時時，厚德弘毅博學(xué)篤行第17

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可用作輸入、輸出隔離的有光、超聲波、無線電波和電磁等方式，常采用的耦合方式有變壓器耦合和光耦合兩種

隔離放大器Avd和vid分別為輸入級的差模增益和輸入端的差模電壓，vic為對輸入端公共地的輸入級共模電壓，vis為隔離電壓，指隔離器兩端能承受的共模電壓，對誤差影響較大，CMRR為輸入級的共模抑制比，IMRR為輸入端公共地到輸出端公共地的隔離層抑制比。厚德弘毅博學(xué)篤行第18

頁為了提高微弱電信號（電壓或電流）和低頻信號的測量精度，減小漂移，常采用調(diào)制解調(diào)式放大器。實現(xiàn)方法上，直流電源首先經(jīng)振蕩器變成交變信號，通過變壓器或光耦合器耦合到輸入回路，然后再整流和濾波、穩(wěn)壓作為輸入回路和輸出回路的直流電源，輸入回路的調(diào)制開關(guān)信號和輸出回路的解調(diào)開關(guān)信號通過變壓器或光耦合器耦合過來，輸入回路和輸出回路之間的信號聯(lián)系也用變壓器或光耦合器來實現(xiàn)。集成隔離放大器厚德弘毅博學(xué)篤行第19

頁5.4集成模擬多路開關(guān)Diagram開關(guān)速度導(dǎo)通電阻斷開電阻開關(guān)耐壓泄漏電流泄漏電流越小越好5.常見的有3.3V、5V、12V、15V等最大耐壓值1.與A/D轉(zhuǎn)換的速度綜合考慮2.一般從幾歐姆到幾百歐姆之間3.開關(guān)斷開時電阻為一個有限值開關(guān)最大電流一般在幾百毫安以內(nèi)厚德弘毅博學(xué)篤行第20

頁N溝道管導(dǎo)通的條件為（VT為開啟電壓）

并且在較高的情況下，MOS管工作在恒流區(qū)，隨著的升高iD增加，而輸出隨之下降。當(dāng)輸入繼續(xù)升高以后，MOS管的導(dǎo)通內(nèi)阻RON變得很小，只要RD>>RON，則開關(guān)電路的輸出端將為低電平，且，這時MOS管的D-S間相當(dāng)于一個閉合的開關(guān)。增強型MOSFET開關(guān)電路N溝道增強型MOSFET開關(guān)電路當(dāng)時，MOS管工作在截止區(qū)。只要負(fù)載電阻RD遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于截止內(nèi)阻ROFF，則在輸出端為高電平厚德弘毅博學(xué)篤行第21

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CMOS開關(guān)電路

當(dāng)控制電壓，兩管均導(dǎo)通兩管均截止N溝道和P溝道增強型MOSFET電阻變化特性相反，兩管互補，其等效電阻基本恒定，與輸入信號無關(guān)厚德弘毅博學(xué)篤行第22

頁單端16通道

集成模擬開關(guān)AD7506是利用多路信號通過選擇不同的開關(guān)而分時共享一個A/D轉(zhuǎn)換器，CMOS工藝單片是集成16選1多路模擬開關(guān)，信號從S端輸入，通過開關(guān)由OUT端輸出信號從S端輸入，通過開關(guān)由OUT端輸出。在某一時刻，16路輸入通道中只有一路與輸出端接通，其他各路均與輸出端斷開，選通通道根據(jù)地址A0、A1、A2、A3及一個使能信號EN編碼而得。當(dāng)EN=“0”時，所有開關(guān)都斷開。厚德弘毅博學(xué)篤行第23

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差動8通道在選通地址相同情況下，在同一時刻有兩路被選中，共有兩個輸出端，16個輸入端厚德弘毅博學(xué)篤行第24

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由地址譯碼和多路雙向模擬開關(guān)組成，可以通過外部地址輸入信號經(jīng)內(nèi)部地址譯碼器譯碼，選通相應(yīng)的開關(guān)，從多路模擬輸入信號中選取某一路傳送到輸出端。模擬多路開關(guān)電路

以差分4通道數(shù)字控制模擬開關(guān)CD4052為例，當(dāng)輸入端INH=“1”時，所有通道截止。2位二進制輸入信號選通4對通道中的一通道，可連接該輸入至輸出。厚德弘毅博學(xué)篤行第25

頁5.5A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，使輸出的數(shù)字量與輸入的模擬電量成正比需要一個參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號大小，而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。

A/D轉(zhuǎn)換器的發(fā)展經(jīng)歷了多次技術(shù)革新，從最初并行比較型、流水線型、逐次逼近型、積分型到最近幾年新發(fā)展起來的Σ-?型、折疊插值型、混沌型等能滿足不同的應(yīng)用場合。常見的幾個典型轉(zhuǎn)化器有并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器、流水線型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器、積分型A/D轉(zhuǎn)換器及Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器。厚德弘毅博學(xué)篤行第26

頁積分非線性分辨率輸出數(shù)字量的最低位變化1個數(shù)碼時，對應(yīng)輸入模擬量的變化量微分非線性相鄰兩刻度之間最大的差異偏移誤差滿刻度誤差輸出數(shù)值偏離線性最大的距離，單位是LSB

靜態(tài)參數(shù)

轉(zhuǎn)換誤差實際輸出想輸出數(shù)字量之間的最大差值厚德弘毅博學(xué)篤行第27

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轉(zhuǎn)換時間動態(tài)參數(shù)完成1次轉(zhuǎn)換所需要的時間，即從轉(zhuǎn)換開始到輸出端出現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)字信號所需要的時間。轉(zhuǎn)換時間越小，轉(zhuǎn)換速度越高信噪比信號功率對噪聲功率的比值，反映了轉(zhuǎn)換器的噪聲背景厚德弘毅博學(xué)篤行第28

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從數(shù)字輸出分類，A/D轉(zhuǎn)換器分并行ADC和串行ADC，隨著SPI等串行總線迅速發(fā)展，串行數(shù)據(jù)輸出的ADC具有體積小、功耗低，性價比高等特點，從而被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如16位的串行A/D轉(zhuǎn)換器AD7705、AD7706等AD7705是AD公司生產(chǎn)的分辨率可達(dá)16位的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換芯片，只需2.7~3.3V單電源供電，其CMOS結(jié)構(gòu)確保器件具有極低功耗，3V電壓時最大功耗為1mW，掉電模式等待時的功耗減少至20W。對輸入信號可分為單極性或雙極性，帶有1個差分基準(zhǔn)輸入，并且內(nèi)部通過寄存器增益可調(diào)集成A/D轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用厚德弘毅博學(xué)篤行第29

頁5.6微控制器

將微型計算機的主要部分集成在一個芯片上的微型計算機。微控制器誕生于20世紀(jì)70年代中期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，其生產(chǎn)成本越來越低，而性能卻越來越強大，尤其是最近幾年隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和革新，應(yīng)用已經(jīng)無處不在，遍及各個領(lǐng)域。現(xiàn)階段主流的微控制器典型代表有單片機、DSP、ARM以及FPGA等等。厚德弘毅博學(xué)篤行第30

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采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在電氣測試領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。單片機DSP用數(shù)值計算的方式對信號進行加工處理，能夠輕松地對數(shù)字信號進行變換、濾波等處理，還可以進行各種復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算。已廣泛應(yīng)用于電氣測試系統(tǒng)，如數(shù)字濾波器、傅里葉變換實現(xiàn)、譜分析、語音、圖像、振動等信號處理。厚德弘毅博學(xué)篤行第31

頁ARM

體積小、低功耗、成本低、性能高，支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，很好地兼容8位/16位器件，大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快，尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高等優(yōu)點。FPGA

作為專用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。采用邏輯單元陣列，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊、輸入輸出模塊和內(nèi)部連線三個部分；利用硬件并行的優(yōu)勢，打破了順序執(zhí)行的模式，能夠在每個時鐘周期內(nèi)完成更多的處理任務(wù)，超越了DSP的運算能力，同時軟件工具提供了編程環(huán)境，基于處理器的系統(tǒng)往往包含了多個抽象層，可在多個進程之間計劃任務(wù)、共享資源。厚德弘毅博學(xué)篤行第32

頁5.7D/A轉(zhuǎn)換器把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬量的器件，是微型計算機與輸出裝置之間的接口，是數(shù)字化電氣測試系統(tǒng)中的重要組成部分。DAC是指將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的集成電路，它的模擬量輸出（電流或電壓）與參考量（電流或電壓）以及二進制數(shù)成比例，可用下面的式子表示模擬量輸出、參考量和二進制數(shù)的關(guān)系：

其中，v0為模擬量輸出，K為比例常數(shù)，VREF為參考量（電壓或電流），B為待轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)，通常B的位數(shù)為8位、12位等。

D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)：（1）分辨率：；（2）線性度；（3）轉(zhuǎn)換精度：；（4）建立時間；（5）溫度系數(shù)。集成D/A轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用：

如圖所示，給出了兩個TLV5616同時掛接在MSP430上的接口電路，TLV5616與MSP430之間通過SPI進行通信，通過片選信號實現(xiàn)不同時刻器件的選中。在控制器開始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之前，軟件必須在FS引腳上產(chǎn)生一個下降沿，實現(xiàn)幀同步。厚德弘毅博學(xué)篤行第35

頁5.8人機交互設(shè)計

人機交互技術(shù)是指通過計算機輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實現(xiàn)人與計算機對話的技術(shù)。其中包括鍵盤接口技術(shù)、LED顯示技術(shù)、LCD顯示技術(shù)。

鍵盤接口技術(shù)鍵盤是一組按鍵的組合，它是單片機最常用的輸入設(shè)備，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤是人機對話的主要設(shè)備，用于向單片機應(yīng)用系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)、程序和操作命令。LED發(fā)光二極管和數(shù)碼管是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的主要顯示設(shè)備，常用的LED顯示器為8段發(fā)光二極管，可接成共陽極和共陰極兩種，如圖5-33（a）和（b）所示，數(shù)碼管也可用于數(shù)字和字符的顯示，其外形及引腳如圖5-33（c）。（a）

共陰極

（b）

共陽極

（c）外形及引腳

圖5-33LED數(shù)碼管

LED顯示技術(shù)：LCD液晶顯示器是一種被動式的顯示器，其基本結(jié)構(gòu)如圖5-34所示，它與LED不同，液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶在電壓作用下，能改變光線通過方向的特性，而達(dá)到顯示白底黑字或黑底白字的目的。圖5-34液晶顯示器基本結(jié)構(gòu)LCD顯示技術(shù)5.9抗干擾設(shè)計

干擾又稱電路噪聲，是電磁兼容設(shè)計中的“服務(wù)對象”。它的來源主要由空間電磁波、電力線終端負(fù)載、以及控制系統(tǒng)本身引起的大電流變化、高頻輻射等。電路噪聲是正常控制中不希望存在卻又不可避免的電信號。抗干擾，又稱電磁兼容設(shè)計，是針對電路噪聲（干擾）的一種應(yīng)對統(tǒng)稱，目的是為了抑制甚至消除電路噪聲。內(nèi)部干擾：內(nèi)部干擾主要是指電氣設(shè)備和測試系統(tǒng)內(nèi)部各種電路或器件自身產(chǎn)生的噪聲干擾。外部干擾：外部干擾主要是指從外部侵入電子裝置和設(shè)備的干擾。厚德弘毅博學(xué)篤行第39

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干擾的抑制（1）接地技術(shù)

接地一般指為了使電路、設(shè)備或系統(tǒng)與“地”之間建立通路，而將電路、設(shè)備或系統(tǒng)連接到一個作為參考電位點或參考電位面的良導(dǎo)體的技術(shù)行為。主要有單點接地、多點接地、混合接地。（2）電磁濾波技術(shù)

電磁干擾濾波器，是抑制傳導(dǎo)干擾最有效的手段，它包括信號線濾波器和電源線濾波器。信號線濾波器允許有用信號無衰減通過，同時大大衰減雜波干擾信號。電源線濾波器又稱電網(wǎng)濾波器，它以較小的衰減將直流、50Hz、400Hz電源功率傳輸?shù)皆O(shè)備上，大大衰減了電磁干擾信號，保護設(shè)備免受其害。同時，它又能抑制設(shè)備本身產(chǎn)生的電磁干擾信號，防止它進入電網(wǎng)，污染電磁環(huán)境，危害其他設(shè)備。（3）電磁屏蔽

屏蔽是用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧蠈⑿枰雷o的區(qū)域封閉起來，以抑制和控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射；屏蔽技術(shù)用來抑制電磁噪聲沿著空間的傳播，即切斷電磁波輻射（和場耦合）的傳輸途徑。（4）隔離措施

隔離主要有光耦隔離、電感隔離、變壓器隔離、二極管隔離、三極管電路隔離等方式。（5）PCB抗干擾措施主要有器件布局、信號線布線方法、電源和接地線處理。電源干擾的抑制常見的電源干擾抑制方法：（1）濾波法主要抑制交流進線上共模和差模干擾噪聲，防止電源受到干擾。（2）隔離法

防止噪聲干擾最簡單且有效的方法是使用隔離變壓器加以隔離。（3）吸收法

對電源浪涌電壓的干擾可采用壓敏電阻、固體放電管或瞬間電壓抑制二極管來吸收。

電源回路是電磁干擾最容易進入的通道，因此要采用比其他回路更多的抗電磁干擾措施。電網(wǎng)干擾串入測試系統(tǒng)主要通過供電線路的阻抗耦合產(chǎn)生，經(jīng)過供電電源耦合進入。5.10數(shù)據(jù)預(yù)處理在電氣測試系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集是最基本的一種模式。一般是通過傳感器、變送器把生產(chǎn)過程的各種物理參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號，然后經(jīng)A/D通道，把數(shù)字量送入處理器中。處理器在對這些數(shù)字量進行顯示和控制之前，還必須根據(jù)需要進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。1.數(shù)字濾波方法

常用的數(shù)字濾波方法有：平均值濾波、中值濾波、限幅濾波、慣性濾波、限幅平均濾波法、加權(quán)遞推平均濾波法、消抖濾波法、限幅消抖濾波法。（1）平均值濾波

平均值濾波就是對多個采樣值進行平均算法，這是消除隨機誤差最常用的方法。具體可分為：算術(shù)平均濾波、去極值平均濾波、加權(quán)平均濾波、滑動平均濾波。數(shù)據(jù)預(yù)處理（2）中值濾波

中值濾波是將信號y的連續(xù)m次采樣值按大小進行排序，取其中間值作為本次的有效采樣值。（3）限幅濾波

限幅濾波就是把兩次相鄰的采樣值相減，求其增量的絕對值，再與兩次采樣所允許的最大差值

y進行比較，如果小于或等于

y，表示本次采樣值y(k)是真實的，則取y(k)為有效采樣值；反之，y(k)是不真實的，則取上次采樣值y(k-1)作為本次有效采樣值。（4）慣性濾波

慣性濾波是模擬硬件RC低通濾波器的數(shù)字實現(xiàn)。常用的RC濾波器的傳遞函數(shù)為：

其中，Tf=RC是濾波器的濾波時間常數(shù)，其大小直接關(guān)系到濾波效果。

數(shù)據(jù)的平滑處理

一般來說，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)中，往往疊加有噪聲。噪聲有兩大類：一類為周期性的，另一類為不規(guī)則的。數(shù)據(jù)平滑處理的原則是：通過數(shù)據(jù)平滑處理，既要削弱干擾成分，又要保持原有曲線的變化特性。消除奇異項（1）判斷奇異項及替代值的選擇

判斷奇異項的準(zhǔn)則：給定一個誤差上限W，若t時刻的采樣值為t，預(yù)測值為

，當(dāng)

時，則認(rèn)為此采樣值是奇異項，應(yīng)予以剔除，而以預(yù)測值取代采樣值。

預(yù)測值用下一階差分方程推算：

由公式可知，t時刻的預(yù)測值可以用t-1和t-2時刻的采樣值來推算，當(dāng)采樣頻率大于物理量變化的最高頻率時，這種算法有足夠的精度。（2）確定連續(xù)替代的方法

在連續(xù)替代兩個奇異項之后，后面的其他點均要再加以判斷，看是否滿足：

如果該點滿足下式：

則認(rèn)為該點必然是干擾點，繼續(xù)用

取代

。一旦

找到的點，就應(yīng)該自動選擇新的起點，然后重復(fù)上述過程。若找不到這一點，當(dāng)連續(xù)處理的點數(shù)已達(dá)到6個，也自動選擇新的起點，再次重復(fù)上述過程。（3）起始點的尋找

在應(yīng)用中存在一種可能，就是起始點恰恰是被干擾產(chǎn)生的奇異點。因此，一開始就必須先去尋找滿足一階差分預(yù)測關(guān)系的3個連續(xù)點，即滿足下式：

此時所找到的3個點