直升機自動(dòng)測試中的數據采集及濾波模塊的研究

2 數字濾波
實(shí)際測量需要解決的難點(diǎn)和關(guān)鍵問(wèn)題是消除噪聲和干擾對測量結果的影響。在數據采集與處理過(guò)程中采用數字濾波技術(shù)不僅能夠起到降低噪聲和干擾的輔助作用，而且還能減小測量誤差，提高測量精度。系統在測量數據的采集與處理中采用了多種數字濾波方法，這里將詳述其中的FIR濾波和FFT頻譜分析，并通過(guò)應用進(jìn)行系統分析。
在經(jīng)典濾波器FIR和IIR選擇方面，考慮到直升機自動(dòng)測試系統中要求保證相位信息，本系統采用FIR濾波器。FIR可以在幅度特性隨意設計的同時(shí)保證精確嚴格的線(xiàn)性相位，而且沒(méi)有不穩定的問(wèn)題。
在FIR濾波器的設計方面，采用Kaiser窗。它可以通過(guò)調整參數值來(lái)折中選擇主瓣寬度和旁瓣衰減，有很大的靈活性。其他性能指標主瓣半帶寬和3 dB半帶與濾波器的長(cháng)度有關(guān)，可通過(guò)增加濾波器長(cháng)度來(lái)減小帶寬。
本系統設計阻帶最小衰減都為-50 dB，通過(guò)下式：

得出參數β=4．551 26，同時(shí)考慮到濾波計算量，本設計選擇50階，能在一個(gè)采樣周期內完成。
為了使自動(dòng)測試系統適合多種頻率的信號采集，更好的濾出高頻干擾。在A(yíng)／D采樣頻率可調控的基礎上，本系統設計了多種歸一化截止頻率的FIR低通濾波器。歸一化截止頻率分別為0.1，O.15，O.2，O.25，0.3，O.4。
當ωc=O．1時(shí)，所設計的FIR濾波器的幅頻對數特性如圖4所示。

本系統可實(shí)現不同ωc值的FIR濾波器的自動(dòng)調用。利用TI公司的FFT函數庫對所采數據序列(1 024點(diǎn))進(jìn)行FFT計算，然后根據序列的幅頻特性，判斷出該信號的主要頻段，繼而調用相應的FIR濾波器進(jìn)行對高頻干擾信號的濾除。
在應用中，采用2．5 kHz采樣頻率，采集1 024個(gè)點(diǎn)，采集到一段含有噪聲的數據，用CCS的Gragh工具觀(guān)察，如圖5所示。