МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОЙ ПОЛИТИКИ УКРАИНЫ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ институт ПОСЛЕДИПЛОМНОГО ОБРАЗОВАНИЯ руководителей и специалистов МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОЙ ПОЛИТИКИ украины

Криворожский металлургический факультет

Цифровые системы управления и обработки информации

Методическое пособие для самостоятельного изучения

Утверждено на методическом совещании

КМФ ГИПОПром протокол №_____от ______2005г.

Днепропетровск-Кривой Рог

-2005-

Методическое пособие для самостоятельного изучения дисциплины " ”Цифровые системы управления и обработки информации” предназначено для слушателей КМФ ГИПОПром специальности ”Автоматизация предприятия”. Рассмотрены основные понятия и определения цифровых систем управления и обработки информации. Приведены краткие сведения о математическом аппарате, который используется для анализа и синтеза цифровых систем. Рассмотрены вопросы проектирования цифровых систем. Предполагается, что студенты знакомы с теорией автоматического управления линейных непрерывных цепей, бесконтактными средствами управления. /Сост.: Жуков Н.С. доцент, к.т.н., Кривой Рог, 2005, с.

Рецензент: Файнштейн В.Г., доцент, к.т.н.

Содержание

5.5. Аналоговая фильтрация сигналов 4

5.5.1. Фильтры низкой частоты первого порядка 4

5.5.2.Фильтры низкой частоты высоких порядков 5

5.5.3.Фильтр Баттерворта 6

5.5.4. Фильтры высокой частоты 6

Вопросы для самопроверки 7

5.6. Общая структура цифровых фильтров 7

5.6.1. Основные понятия 7

5.6.2. Фильтры с конечным временем отклика. 8

5.6.3. Фильтры с бесконечным временем отклика 8

Вопросы для самопроверки 8

5.7. Фильтры первого порядка 9

5.8. Фильтры второго и высших порядков 9

5.8.1. Фильтр второго порядка 9

5.8.2. Фильтры высших порядков 10

5.8.3. Фильтр Баттерворта 10

5.8.4. Фильтр высоких частот 11

5.8.5. Полосовой фильтр 12

5.8.7. Фильтр скользящего среднего 12

5.8.8. Экспоненциальный фильтр 13

Вопросы для самопроверки 13

5.9. Основы цифровой обработки измеренной информации 13

5.9.1 Основные положения 13

5.9.2. Достоверность входных данных и аварийная сигнализация 14

5.9.3. Масштабирование и линеаризация 14

5.9.4. Другие операции обработки данных 15

5.9.5. Программное обеспечение для анализа данных 15

5.9.6. Структура данных для обработки измерений 15

Вопросы для самопроверки 15

Литература 17

5.5. Аналоговая фильтрация сигналов

Используется для уменьшения амплитуды определенных частотных составляющих сигнала. Фильтрация может быть как аналоговой — с помощью электронных цепей, так и цифровой, изменяющей дискретные значения сигнала, после АЦ-преобразования. Для эффективной фильтрации необходимо, чтобы частотные диапазоны разделяемых сигналов не пересекались. Наиболее часто фильтрация применяется для устранения шума и помех и для усиления сигнала, насколько это возможно, до первоначального уровня. На практике фильтрация имеет смысл только тогда, когда исходный сигнал с самого начала был защищен от влияния внешних помех.

Двумя основными параметрами аналоговой фильтрации являются ширина полосы пропускания и граничная частота. Полоса пропускания -это диапазон частот, проходящих фильтр без изменений. Граничная частота или частота среза — это частота, на которой амплитуда сигнала ослабляется в раз, что соответствует уменьшению мощности в 2 раза по сравнению с пропускаемыми частотами.

Фильтр низкой частоты (ФНЧ) пропускает частоты ниже граничной частоты и. ослабляет компоненты с частотами выше этого значения. Этот фильтр используется для устранения или уменьшения тех частотных составляющих, которые могут способствовать появлению псевдочастот, и поэтому он также называется противопсевдочастотным фильтром (anti-alias filter). Фильтр высокой частоты (ФВЧ) пропускает высокие частоты и ослабляет низкие. Полосовые фильтры пропускают частотные компоненты, лежащие между двумя граничными отсекающими частотами.