直升機自動測試中的數據采集及濾波模塊的研究

2 數字濾波
實際測量需要解決的難點和關鍵問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程中采用數字濾波技術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，并通過應用進行系統分析。
在經典濾波器FIR和IIR選擇方面，考慮到直升機自動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保證精確嚴格的線性相位，而且沒有不穩定的問題。
在FIR濾波器的設計方面，采用Kaiser窗。它可以通過調整參數值來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半帶與濾波器的長度有關，可通過增加濾波器長度來減小帶寬。
本系統設計阻帶最小衰減都為-50 dB，通過下式：

得出參數β=4．551 26，同時考慮到濾波計算量，本設計選擇50階，能在一個采樣周期內完成。
為了使自動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／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，所設計的FIR濾波器的幅頻對數特性如圖4所示。

本系統可實現不同ωc值的FIR濾波器的自動調用。利用TI公司的FFT函數庫對所采數據序列(1 024點)進行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個點，采集到一段含有噪聲的數據，用CCS的Gragh工具觀察，如圖5所示。