高沖擊信號采集系統(tǒng)中數(shù)字濾波器的軟件實現(xiàn)
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2．2 巴特沃斯低通濾波器的實現(xiàn)
Matlab軟件提供了豐富的數(shù)字濾波函數(shù)，可模擬出數(shù)字濾波器的幅頻、相頻特性。為了對比濾波效果，在Matlab軟件中利用現(xiàn)有的巴特沃斯低通濾波器設計函數(shù)：
仿真出合適的巴特沃斯低通數(shù)字濾波器。式中：b，a分別代表所設計的濾波器傳遞函數(shù)中分子系數(shù)和分母系數(shù)；n為濾波器階數(shù)；ωn為歸一化采樣頻率，取值范圍為0～1。
根據(jù)已知條件：濾波器的截止頻率為1 kHz，采樣頻率為60 kHz，確定濾波器的階數(shù)為4。設計的數(shù)字濾波器頻率響應如圖4所示。
3 簡單整系數(shù)數(shù)字濾波在信號采集系統(tǒng)中的應用
設計的信號采集系統(tǒng)中中央處理器為MSP430F449超低功耗系列單片機，選用MEMS高g值加速度傳感器作為系統(tǒng)的信號輸入環(huán)節(jié)。采集系統(tǒng)硬件電路的采樣頻率為60 kHz，硬件濾波器的截止頻率為10 kHz左右，結合所需采集的沖擊信號，分析并確定軟件濾波截止頻率為1 kHz。結合前面所設計濾波器的傳遞函數(shù)，在硬件的開發(fā)環(huán)境IAR Embedded Workbench中編寫濾波算法，調(diào)試成功后，應用在信號采集系統(tǒng)的硬件電路中，進行測試試驗。
應用四階巴特沃斯低通濾波器和整系數(shù)數(shù)字濾波器對采集的原始沖擊信號進行濾波。濾波結果如圖5、圖6所示。從圖中可以看出，兩種濾波方法有效地對原始信號進行了平滑處理，且濾波后的曲線基本相似，保證了原有數(shù)據(jù)的真實性。但所設計的整系數(shù)濾波器，系數(shù)為整數(shù)，設計簡單，運算速度塊，同時考慮到單片機內(nèi)運行定點數(shù)的計算速度要遠遠大于浮點數(shù)，且MSP430系列單片機對16位數(shù)據(jù)類型的操作效率最高，因此選用簡單整系數(shù)數(shù)字濾波器作為采集系統(tǒng)的軟件濾波方法，在保持原有信號性能的情況下。更能有效地提高信號采集系統(tǒng)的實時處理能力。本文引用地址：http://www.antipu.com.cn/article/172870.htm
4 結語
常用的數(shù)字濾波器在運算中采用浮點運算，由高級語言實現(xiàn)，運算速度慢，特別對手小型儀器，無疑提高了成本。本丈在所設計的高沖擊信號采集系統(tǒng)中選用簡單整系數(shù)數(shù)字濾波器作為采集系統(tǒng)的軟件濾波方法，進行了模擬試驗，輸出數(shù)據(jù)穩(wěn)定，準確可靠，實時性好，滿足了系統(tǒng)信號采集的濾波要求，具有一定的應用價值。
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