智能仪器典型处理功能及实现方法.ppt

由公式(2-24)可以看出，RC低通滤波器实际上是一个一阶滞后滤波系统。将式(2-24)离散可得其差分方程的表达式如下：y(n)=αx(n)+(1-α)y(n-1)式中：x(n)——本次采样值；y(n)——本次滤波的输出值；y(n-1)——上次滤波的输出值；α=1-e-T/τ——滤波平滑系数，其中，T为采样周期。第94页,共99页，星期六，2024年，5月图2-20RC低通数字滤波流程图第95页,共99页，星期六，2024年，5月假如将式（2-25）变化为y(k)=αx(k)-(1-α)y(k-1)（2-26）则可实现高通数字滤波。第96页,共99页，星期六，2024年，5月2.4.4复合滤波法在智能仪器的实际应用中，所面临的干扰往往不是单一的，有时既要消除脉冲干扰，又要使得数据平滑。因此，通常可以把前面介绍的两种以上的方法结合起来使用，形成复合滤波。例如,防脉冲扰动平均值滤波算法就是一种应用实例。这种算法的特点是先用中值滤波算法滤掉采样值中的脉冲性干扰，然后把剩余的各采样值进行递推平均滤波。其基本算法如下：如果y1≤y2≤…≤yn，其中3≤n≤4(y1,yn分别是所有采样值中的最小值和最大值）,则（2-27）第97页,共99页，星期六，2024年，5月思考题与习题1.什么是智能仪器的故障自检？故障自检一般包括哪些内容？2.什么是周期性自检？3.为什么要设置开机自检？开机自检主要检查哪些内容？4.为什么要进行自动零点调整？请画出采用单片机系统自动零点调整的原理示意图，并阐述实现自动零点调整的过程。5.试根据图2-8画出采用三个不同量程传感器的自动切换程序流程图。第98页,共99页，星期六，2024年，5月6.什么是随机误差？什么是系统误差？什么是粗大误差？它们各有何特点？7.在智能仪器设计中，克服系统误差通常可采用哪些方法？试简述其中一种方法的基本原理。8.常用的数字滤波方法有哪些？试说明各种滤波方法的特点和使用的场合。9.与硬件滤波器相比，采用数字滤波器有何优点？10.是不是智能仪器采用数字滤波器后就不需要硬件模拟滤波器了？为什么？11.本章学习中你认为哪些内容比较难掌握？第99页,共99页，星期六，2024年，5月（1）分段直线拟合法。分段直线拟合法是用一条折线来代替原来实际的曲线，这是一种最简单的分段拟合方法。设某传感器的输入输出特性如图2-12所示。图中，x是测量数据，y是实际被测变量，分三段直线来逼近该传感器的非线性曲线。由于曲线低端比高端陡峭，因此采用不等距分段法。第62页,共99页，星期六，2024年，5月图2-12分段直线拟合第63页,共99页，星期六，2024年，5月由此可写出各段的线性插值公式为当0≤xx-1时当x1≤xx2时当x2≤xx3时当x≥x3时式中：它们是各段的斜率。第64页,共99页，星期六，2024年，5月图2-13分段直线拟合程序流程图第65页,共99页，星期六，2024年，5月(2)分段抛物线拟合法。若输入输出特性曲线很弯曲,而测量精度又要求比较高，可考虑采用多段抛物线来分段进行拟合。图2-14所示的曲线可以把它划分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四段，每一段都分别用一个二阶抛物线方程y=a-ix+2+b-ix+c-i(i=1，2，3，4）来描绘。其中,抛物线方程的系数ai,bi,ci可以通过下述方法获得：第66页,共99页，星期六，2024年，5月图2-14分段抛物线拟合第67页,共99页，星期六，2024年，5月每一段找出三个，即点xi-1,xi1和xi（含两分段点），例如在线段Ⅰ中找出x0、x11、x1及对应的y0,y11,y1,在线段Ⅱ中找出x1,x21,x2点及对应的y值y1,y21、y2等。然后解下列联立方程:求出的系数ai,bi,ci与x0,x1,x2,x3,x4值一起存放在指定的ROM中。进行校正时，先根据测量值x的大小找到所在分段，再从存储器中取出对应段的系数ai,bi,ci，最后运用公式y=aix2+bix+ci去进行计算就可得到y值。具体流程如图2-15所示。第68页,共99页，星期六，2024年，5月图2-15分段抛物线拟合程序流程图第69页,共99页，星期六，2024年，5月2.3.4粗大误差的处理方法粗大误差是