信号的滤波详解.ppt

1、特征频率 通带截止频率：?P=?P/（2?） 阻带截止频率：?r=?r/（2?） 转折频率：?c=?c/（2?） 中心频率（谐振频率）：?0=?0/（2?） 2、带宽 带通或带阻滤波器的带宽定义为： 用角频率表示： 3、增益与衰减 对于低通滤波器，通带增益一般是指频率?＝0处的增益； 对于高通滤波器，通带增益一般是指频率???时的增益； 对于带通滤波器，通带增益一般是指中心频率处的增益； 对于带阻滤波器，则给出的是阻带衰减，通常定义为通带与阻带中心频率处增益之差。 通带波纹 通带增益的变化量?KP是指通带中各点增益的最大变化量，常常称为通带波纹。 4、阻尼系数与品质因素 阻尼系数?表征了滤波器对角频率为?0信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰减的一项指标。 阻尼系数?的倒数称为品质因素Q，是评价带通和带阻滤波器的频率选择性的一个重要指标。 5、灵敏度 滤波器由若干元件构成，每个元件的参数值的变化都会影响滤波器的性能。 把滤波器某一性能指标y对某一元件参数x变化的灵敏度表示为： 6、群延时函数 有些场合则不仅滤波器的幅频特性有要求，而且滤波器的相频特性也要满足一定的要求。 在滤波器的设计中常用滤波器的群延时函数来评价信号经滤波器后相位失真的程度。 群延时函数定义为： 四、 滤波器的应用 超门限报警 案例：旅游索道钢缆检测 5.3 信号的滤波　 由案例提炼的典型实验：钢管无损探伤 滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警 5.3 信号的滤波　 案例：机床轴心轨迹的滤波处理 ?????????????????????? 5.3 信号的滤波　 案例：机床轴心轨迹的滤波处理 滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律 实验 ?????????????????????? 燕山大学机械学院 3.3.2 信号的滤波 信号滤波的原因 信号滤波的概念 滤波器的分类及工作原理 滤波器的应用 一.信号滤波的原因 滤波是抑制或消除噪声的主要手段之一。 有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。 二.信号滤波的概念 通过滤波器选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分． 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如图所示。 滤波器概述 滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。主要作用是：让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减。 滤波器一般有两个端口，一个输入信号、一个输出信号 利用这个特性可以将通过滤波器的一个方波群或复合噪波，而得到一个特定频率的正弦波。 滤波器 三、滤波器的分类 按滤波器的频率特性分类 按滤波器的电路组成分类 　1、按滤波器的频率特性分类 ． 低通 高通 带通 带阻 (1) 低通滤波器( LPF ) 过渡带: 越窄表明选频性能越好,理想滤波器没有 过渡带。 ωH: 通带截至频率 A0: 通带电压放大倍数 (2) 高通滤波器( HPF ) (3) 带通滤波器(BPF ) (4) 带阻滤波器(BEF ) 滤波器的串/并联　 低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器。 　 理想滤波器 　 理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。 　 物理不可实现 　 理想滤波器在时域内的脉冲响应函数 h（t）为 sinc函数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸。 波形 给理想滤波器一个脉冲激励，从图中可以看出，在t=0时刻单位脉冲输入滤波器之前，即在t＜0时，滤波器就已经有响应了。故物理不可实现。 　 实际滤波器 　 理想滤波器是不存在的，在实际滤波器的幅频特性图中通带和阻带间应没有严格的界限,，存在一个过渡带。 1)纹波幅度d ：波动幅度d与幅频特性平均值A0相比应小于-3dB。 2)截止频率fc :幅频特性值等于0.707A0所对应的频率． 3)带宽B和品质因数Q:上下两截频间的频率范围称为带宽 中心频率和带宽之比称为品质因数 4)倍频程选择性W:指在上截止频率fc2与 2fc2之间幅频特性的衰 减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。 　 恒带宽、恒带宽比滤波器 　 实际滤波器频率通带通常是可调的，根据实际滤波器中心频率与带宽之问的数值关系，可以分为两种。 2) 恒带宽比带通滤波器 1) 恒带宽带通滤波器 2、按滤波器的电路组成分类 RC无源滤波器 RC有源滤波器 LC无