LabVIEW計數濾波器在信號降噪中的應用

2.2 LabVIEW 計數濾波器的軟件實(shí)現

本文所設計的計數濾波器就是基于LabVIEW 的虛擬儀器。該計數濾波器模板包含許多 子模板(也稱(chēng)子VI)，其中主要包括以下5 個(gè)子VI:

(1) DAQmx Create Virtual Channel(CI-Frequency).vi創(chuàng )建虛擬通道函數子VI;

(2) DAQmx Channel Property Node.vi 屬性節點(diǎn)子VI;

(3) DAQmx StartTask.vi 啟動(dòng)任務(wù)函數子VI;

(4) DAQmx Read(Counter DBL 1Chan 1Samp).vi 讀取函數子VI;

(5) DAQmx Clear Task.vi 清除任務(wù)函數子VI;

后面板應用程序搭建如圖2所示。

(1)創(chuàng )建一個(gè)虛擬頻率輸入通道和一個(gè)計數沿任務(wù);

(2)建立計數器的輸入端并在輸入端上創(chuàng )建對數字信號進(jìn)行濾波的控制程序模塊。All

Functions>>NI Measurements>>DAQmx-Date Acquisition>>Active>>Counter

Input>>Frequency>>Digital Filter>>Minimum pulse width/Enable;

(3)調用DAQmx Start Task.vi 啟動(dòng)數據采集功能;

(4)通過(guò)設定的Counter DBL 1Chan 1Samp 模式在While Loop 循環(huán)中讀取波形數據直至操

作者按下停止按鈕或有錯誤產(chǎn)生時(shí)停止;

(5)設有彈出對話(huà)框提示清除錯誤信息及舊任務(wù)等功能。

在運行計數濾波器LabVIEW 程序對尖峰干擾信號進(jìn)行濾波前，首先在脈沖寬度設定欄 輸入所選的預置濾波脈寬值,其次在通道設定欄輸入選定的虛擬通道號，然后按下濾波矢能 按鈕，再啟動(dòng)整個(gè)程序進(jìn)入濾波狀態(tài)。相關(guān)硬件設備運轉正常，執行濾波器程序，即可得到 基本理想的頻率波形。

3 實(shí)驗測試系統

3.1測試系統組成

該測試系統應用于伺服電機同步/協(xié)調控制器的設計開(kāi)發(fā)與性能測試上，由載荷模擬實(shí) 驗臺架、傳感器和數據采集卡及實(shí)時(shí)采樣監測軟件組成。

(1)載荷模擬實(shí)驗臺架

實(shí)驗臺架上安裝有伺服電機、磁粉制動(dòng)器、慣量盤(pán)、傳感器等。為使測試系統實(shí)驗臺架 工作穩定、結構緊湊、便于操作，臺架的機械結構經(jīng)過(guò)精心設計，將一級主軸與二級主軸成 對角線(xiàn)平行布置，且每軸均采用同步齒形帶進(jìn)行多級傳動(dòng)。伺服電機輸出軸上安裝有扭矩傳 感器和高精度編碼器，用于扭矩和位置信號的采集。通過(guò)扭矩傳感器測量軸上產(chǎn)生的轉矩脈 沖信號，輸入到數據采集卡，采集到的數據通過(guò)LabVIEW 處理，如對頻率信號進(jìn)行計數器 濾波等，得出測試結果。

(2)實(shí)時(shí)監測軟件為工業(yè)控制計算機內編寫(xiě)的專(zhuān)用測試軟件，可采集位置、速度、轉矩等 系統的運行狀態(tài)信號，并保證多路數據的同步性。

3.2 扭矩信號采集

LabVIEW 計數濾波器應用于上述系統中由扭矩傳感器輸出的方波信號的噪聲濾除中。 根據項目要求，實(shí)驗中關(guān)鍵硬件設備選擇如下：

(1) 扭矩傳感器：選用北京三晶的JN338-A100，轉矩準確度>0.5%，過(guò)載能力150%F·S， 測量范圍10-100Nm，零轉矩頻率輸出10KHz，正向轉矩滿(mǎn)量程頻率輸出15KHz，反向轉矩 滿(mǎn)量程頻率輸出5KHz。該傳感器采用兩組特殊環(huán)形旋轉變壓器來(lái)實(shí)現能源的輸入及轉矩信 號的輸出，能夠測量穩態(tài)扭矩，也能測量過(guò)渡過(guò)程的動(dòng)態(tài)轉矩;輸出信號以頻率形式給出。

(2) 數據采集卡：選用NI 公司M 系列多功能數據采集卡PCI-6221，16 路模擬量輸入，速 率250kS/s,16bit 的分辨率;24 路數字量輸入/輸出;2 路模擬量輸出，16bit 的分辨率;32 位計數器，數字觸發(fā);附帶DAQmx 驅動(dòng)。完全滿(mǎn)足轉矩測量和磁粉制動(dòng)器的控制需求。