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单片机应用系统中去除工频干扰的快速实现

作者:时间:2012-04-09来源:网络收藏

从图1 A组可看出,该滤波器不仅对50 Hz有滤波效果,对所有频率为50 Hz整数倍的信号都有滤波作用。因此,若采用自适应相干模板法滤除工频,则当有用信号频带范围较宽,信号采样率较高时,将对工频50 Hz及其各谐波信号都有很好的抑制作用。

因此不仅要求采样率为50 Hz的整数倍,而且要求有用信号的最高频率分量不超过100 Hz,否则,频率为100 Hz的有用信号也和工频一样被滤除。这样,滤波后的信号将产生失真。

从图1 B组可看出,滤波器的幅频特性受M值影响较大。当M值较大时,通频带的纹波系数较小,阻带宽度也较窄。也就是说,M值越大对滤除理想的50 Hz来说效果越好;然而,实际工频干扰具有一定的频率变化范围,当M值大到超过某一值后将导致工频干扰滤除效果下降,因此,在实际设计滤波器时,M值的选取要综合考虑。一般M值可选256。

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用自适应相干模板法工频干扰,可以达到实时滤波,这由信号的采样频率、的速度决定。若信号的采样频率不高,速度较快,则在信号的采样间隔时间内就能工频干扰的滤除。因此,在使用该方法前,应大概估计信号滤波所需的时间(与信号的通道数成正比),再适当选择采样率和晶振。

为方便说明,下面以A/D采样精度为16位、单片机为89C51、fs=200 Hz、M=256为例,来讨论单通道信号中工频干扰问题。由于A/D精度为16位,因此,单片机中所涉及的运算一般为双字节或三字节加法或减法运算,且由于M值取为256,使得除法运算也变得极其简单,直接简化为甩掉低字节即可。

2.1 建立初始模板

如前所述,利用自适应相干模板法工频干扰的关键在于建立工频干扰的模板,而为实现连续滤波,首先需建立一个初始模板。

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