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1、实验 平滑与数字滤波（一）观察有噪音时的微分1、按图3.12接线，S11置方波档，S12置下档，调W11使周期约2S，调W12使幅值约1V,TD先取为0.02s，采样周期也先取为0.02s。2、将2F00H、2F03H存入系数P1、P2，2F60H存入Tk。3、启动微分程序(G=F000:123D)，用示波器观察系统输出C波形，观察U15单元的OUT端微分输出波形。如图3.14及图3.15所示。图3.14图3.15原系统的输出波形可在去除微分正反馈，即去掉U15 DAC单元的OUT端，通过示波器观察C端的输出，得到这时系统的过渡过程时间约为0.3s。不过，由于微分正反馈的作用，虽然使系统响应加
2、快，但由于微分时间过大，会使系统的稳定性受到影响。P=，通过三者的关系，可适当调整P、T、TD值，使系统输出达到要求。4、选择不同的Tk与P1、P2，重复(2)、(3)，观察微分噪音幅度，并以TD=T=0.01s时系统噪音大至幅度为参考，记录参数与结果，填入表3.12中。表3.12参数项目TkTD(s)T(s)P1、P2A1、A4A2、A3微分噪音幅度未平滑020.010.010.990.22V平滑020.010.010.160.50.18V未平滑040.020.020.990.2V平滑040.020.020.160.50.1V(二)观察平滑后的变形1、按图3.12接线，S11置阶跃档，S12
3、置下档，调W11使周期约2S，调W12使幅值约1V，TD先取为0.02S，采样周期也先取0.02S。图3.122、将2F06H、2F09H、2E0CH、2F0FH存入A1、A2、A3、A4，2F60H存入Tk，启动微分平滑程序(G=F000:12EB)。3、观察U15单元的OUT端，观察系统输出波形，看有无平滑作用。4、若无平滑作用，停机，改变系数和Tk，再重复(2)、(3)。将结果填入表3.12中。5、由表3.12可看出，U15 单元的OUT端输入的微分噪音幅值由原先的0.2V减小至0.1V，这说明有平滑作用，用示波器观察系统输出波形。再用示波器观察系统的输出波形比未平滑时平滑些。适当调整T
4、k及A1A4的值，使平滑作用更好一些。(三)观察微分加速作用1、按图3.12连线，S11置方波档，S12置中档，调W11使周期约0.5S，调W12使幅值约1.5V，TD与采样周期可先取为10ms，启动无微分反馈程序(G=F000:13C5)，系统输出。2、按(1)、或(2)、步骤做，这时主要看系统影响是否加快，并可适当调整TD、TK，重复作几次。(1)模拟一阶惯性环节的数字滤波按图3.22接线，置S12中档，调W11使S约为0.2S，调信号发生器，使其输出1HZ、6V的正弦信号，调整1，2端对应的两个电位器，使R端波形符合要求。在2F00H、2F03H存入1-a、a，2F60H存入Tk。启动一
5、阶惯性数字滤波程序(G=F000：1411)。用示波器观察输入端R、输出端C的波形，分析滤波效果，并记下干扰衰减比、正弦衰减比以及a值，记完停机。记衰减比时可先单独在1端接正弦信号并记录，再在2端单独接干扰并记录，记录采用峰一峰值（PP，V）。改变a、Tk，重复步骤、，直到得到满意的效果，将实验结果填入表3.22中。(2)四点加权平均数字滤波同(1)。存入A1A4、Tk。启动四点加权平均程序(G=F000：13CF)，对照观察输入并记录，停机。记衰减比时可先单独在1端接正弦信号做记录，再在2端单独接干扰信号并做记录。记录采用峰一峰值(PP，V)。改变A1和Tk，调整W11使干扰增多至相邻，重复
6、步骤、，练习T与A1的设定。再重复、，比较二结果，最后将实验结果填入表3.22中。表3.22 参数项目TkT(S)Ms1-aaA1A2A3A4滤波前后正弦幅值比滤波前后干扰幅值比一阶惯性01595050B559505四点加权平均01510203040084010203040（四）注意事项1. 微分是正反馈，当取合适的微分时间常数时，会使系统响应加快。若微分时间常数过大，则会影响系统稳定性。2. 在计算机中，微分算法采用一阶差分代替，微分平滑算法采用四点微分均值法3. 实验中TD不要取得过大，以免系统大于0.99；系数也不可取得过小，过小将使计算机无控制量输出4. 注意R点波形不要超过5V，以免数字化溢出。
