PDF《第七章 数据处理技术》

第七章

第七章 数据处理技术 数据处理技术 本章要点 本章要点: : 1.

测量数据的预处理技术 2.常用的几种数字滤波方法 3.线性式标度变换方法 4.查表方法 5.越限报警处理

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第七章 数据处理技术 数据处理技术 本章主要内容: 本章主要内容: 引言 1.测量数据的预处理技术 2.常用的几种数字滤波方法 3.标度变换算法 4.越限报警处理 5.小结 6.思考题 数据处理的类型: ?预处理 ?数字滤波 ?标度变换 ?越限报警等. 7.1 7.1 测量数据预处理技术 测量数据预处理技术 ?7.1.1 系统误差的自动校准 ?7.1.2 数据字长的预处理 在计算机控制系统中,数据采集是最基本的一 种模式.一般是通过传感器、变送器把生产过程的 各种物理参数转换成电信号,然后经A/D通道或DI 通道,把数字量送入计算机中.计算机在对这些数 字量进行显示和控制之前,还必须根据需要进行相 应的数据处理. 数据处理离不开数值计算,而最基本的数值计 算为四则运算.由于控制系统中遇到的现场环境不 同,采集的数据种类与数值范围不同,精度要求也 不一样,各种数据的输入方法及表示方法也各不相 同.因此,为了满足不同系统的需要,设计出了许 多有效的数据处理技术方法,如预处理,数字滤 波,标度变换,查表和越限报警等. 7.1.1 系统误差的自动校准 系统误差--在控制系统的测量输入通道中,一般均存在 放大器等器件的零点偏移和漂移,会造成放 大电路的增益误差及器件参数的不稳定等现象. 特点--是在一定的测量条件下,其变化规律是可以 掌握的,产生误差的原因一般也是知道的. 处理方法--通过适当的技术方法如数字调零、系统校准 来确定并加以校正的,一般采用软件程序进 行处理. 7.1.1 测量数据预处理技术 一 系统误差的自动校准 零点偏移 增益特性变化 1.数字调零 V1 Vn V0 多路开关 前置放大器 计算机 A A/D 模数转换器 CPU 图4-1 数字调零电路 数字调零电路如图所示.在测量输入通道中, CPU分时巡回采集1路校准电路与n路传感变送器送 来的电压信号.首先是第0 路的校准信号即接地信 号,理论上电压为零的信号,经放大电路、A/D转 换电路进入CPU的数值应当为零,而实际上由于零 点偏移产生了一个不等于零的数值,这个值就是零 点偏移值N0;

然后依次采集

1、

2、… n路,每次采 集到的数字量N

1、N

2、… Nn值就是实际值与零点 偏移值N0之和.计算机要进行的数字调零就是做一 次减法运算,使(Ni- N0)的差值成为本次测量的 实际值.很显然,采用这种方法,可去掉放大电路、 A/D转换电路本身的偏移及随时间与温度而发生的 各种漂移的影响,从而大大降低对这些电路器件的 偏移值的要求,降低硬件成本. 2.系统校准 N N V V R R = 原因--克服由传感器本身引入的误差. 系统校准计算-- VR :标准输入信号;

NR: VR对应采样值 V:实际被测输入信号;

N: V对应采样值 适用场合--传感器特性随时间会发生变化的场合

二、 数据字长的预处理 1. 输入位数大于输出位数 对输入位数大于输出位数的处理方法就是忽略 高位数的最低几位. 通过向右移位的方法实现. 2.输入位数小于输出位数 将低位数左移构成高位数,低位数的最低位用

0 填充. 7.2 数字滤波方法 ?7.2.1 平均值滤波 ?7.2.2 中值滤波 ?7.2.3 限幅滤波 ?7.2.4 惯性滤波 种类--算术平均、去极值平均、加权平均、滑动平均 1. 算术平均滤波--在采样周期T内,对测量信号y 进行m次采 样, 把m个采样值相加后的算术平均值作为本 次的有效采样值,即