1、第二章 思考題與習題2.1 簡述過程通道的作用、類型和組成。答：生產過程通道是指在計算機的接口與被控對象（生產過程）之間進行信息傳遞和信息交換的連接通道，（不包括傳感器、變送器和執行機構）?！巴鈬眲t包括生產過程輸入輸出通道和接口兩部分。過程通道起到了CPU和被控對象之間的信息傳送和變換的橋梁作用。具有兩個方面的基本任務：（1）把生產過程中的各種參量和執行機構的運行狀態通過檢測器件轉換為計算機所能接收和識別的信息送入計算機，以便計算機按確定算法進行運算處理。（2）把計算機根據算術邏輯運算的結果發出的各種控制指令，以數字量或轉換成模擬量的形式輸出給執行機構（執行機構所能接受的控制信號），從而對被

2、控對象進行自動控制。 過程通道包括模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數字量輸入通道和數字量輸出通道4種。其組成如圖示：2.2 在計算機控制系統中，模擬量和數字量輸入信息各有哪幾種形式？ 答：模擬量輸入輸入信號主要有傳感器輸出的信號和變送器輸出的信號兩類，包括溫度、壓力、物位、轉速、成分等；數字量輸入信號包括各種接點的通斷狀態的開關信號，如開關的閉合與斷開、繼電器或接觸器的吸合與釋放、指示燈的亮與滅、電動機的啟動與停止、閥門的打開與關閉等，它們都可以用邏輯值“1”和“0”表示。此外，還包括各類數字傳感器、控制器產生的編碼數據和脈沖量等（電平高低狀態、數字裝置的輸出數碼等）。2.3 信號調理單元的功

3、能是什么？通常包括哪些電路？答：信號調理電路主要通過非電量的轉換、信號的變換、放大、濾波、線性化、共模抑制及隔離等方法，將非電量和非標準的電信號轉換成標準的電信號。信號調理電路是傳感器和A/D之間以及D/A和執行機構之間的橋梁。傳感器輸出信號不同，其相應的信號調理電路也不同，一般包括標度變換器、濾波電路、線性化處理及電參量間的轉換電路等。其中：標度變換器是信號調理單元的主要部分，作用是將傳感器輸出的不同種類和不同電平的被測模擬電信號變換成統一的電流或電壓信號。它主要包括放大、電平變換、電隔離、阻抗變換等電路，通常由電橋電路、激勵恒流源、儀用放大器、隔離放大器等組成。2.4 為何常采用電橋作為信

4、號輸入電路？答：非電信號的檢測-不平衡電橋電橋電路是最常見的標度變換電路之一，也稱為測量電橋電路，它結構簡單，應用廣泛2.5 儀表放大器與普通運算放大器有何不同？其特點有哪些？答：普通運算放大器只起信號放大的作用，而不考慮被放大信號的特性。在檢測系統中，放大器的輸入信號一般為傳感器的輸出，其信號不僅電平低，內阻高，還常伴有較高的共模電壓，因此，一般對放大器有如下要求： 1.高內阻抗。一般應遠遠大于信號源內阻，防止放大器的負載效應使所測電壓造成偏差。 2.抗共模電壓干擾能力強。選用高共模抑制比CMRR的運算放大器，且進行電路的專門措施設計。 3.在預定的頻帶寬度內有穩定的增益、良好的線性等，保證

5、輸出性能穩定。4.能外接一些適應特定要求的電路，如外接增益電阻調整增益等。對于輸出阻抗大、共模電壓高的輸入信號，需要用到高輸入阻抗和高共模抑制比的差動放大器，儀用放大器即是專為這種應用場合設計的放大器。儀用放大器又稱為測量放大器、數據放大器。它可作為應變電橋、熱敏電阻網絡、熱電偶、分流器、生物探針及氣壓計等各種領域傳感器的放大器，還可用作記錄儀的前置放大器、多路緩沖器、伺服誤差放大器以及過程控制和數據采集系統中的前置放大器。2.6 隔離放大器有幾種形式？各有何特點？答：在有強電或強電磁干擾的環境中，為了防止電網電壓或其它電磁干擾測量回路，通常在模擬量輸入通道中采用隔離技術。隔離放大器的輸入和輸

6、出兩部分的信號和供電電源端口都是電氣隔離的。隔離放大器就其隔離對象而言，分為兩端口隔離和三端口隔離。兩端隔離是指信號輸入部分和信號輸出部分電氣隔離。三端口隔離指信號輸入部分、信號輸出部分和電源部分彼此隔離。根據隔離的媒介不同，隔離放大器主要有三種：電磁隔離（也叫變壓器隔離）、光電隔離、電容隔離。兩端隔離的最大隔離電壓為±1000V（峰峰值）；三端隔離的隔離電壓為有效值2500V或3500V（可連續加壓），且由模塊的驅動電源、輸入部分和輸出部分的電源為隔離電源。2.7 為何要使用I/V變換電路？答：電流/電壓（I/V）轉換器，這是因為大多數輸入信號（如壓力、流量、位移等）的調理電路都直

7、接由相應的產品化器件變送器來完成。為了將傳感器輸出的非標準電壓信號轉換為A/D轉換器能直接采集的電壓信號，需使用I/V變換電路，滿足A/D轉換器的要求。2.8 在選擇和使用多路轉換開關需要考慮哪幾個問題？答：在計算機測控系統中，被控量與被測量的回路往往是幾路或幾十路，此時往往采用公共的A/D、D/A轉換電路，利用多路轉換開關輪流切換各被控或被測回路與A/D、D/A轉換電路間的通路，以達到分時復用的目的。在選擇多路開關時除考慮其通道數外，還需了解其他性能，包括通道切換時間、導通電阻、通道間的串擾誤差等。2.9 在模擬量輸入通道中，為何通常要使用可編程放大器?可以有哪幾種方法實現？答：前置放大器的

8、任務是將模擬小信號放大到A/D轉換器的量程范圍內（如05V）。它可以分為固定增益放大器和可變增益放大器兩種，前者適用于信號范圍固定的傳感器，后者適用于信號范圍不固定的傳感器。在計算機測控系統中，模擬量輸入通道的變化范圍會隨被測量所處的環境和時間的變化而變化，因此希望能自動改變放大器的增益，使信號通過放大器后，具有合適的動態范圍，即實現自動量程切換，以便于A/D轉換或信號調理。此外，在多路數據采集系統中，也可能遇到各路信號動態范圍不一致的情況，這時希望放大器對不同的通路具有不同的增益，以實現相同的動態輸出。所以，模擬量輸入通道中通常要使用可編程放大器。根據儀表放大器結構，通過改變電阻Rg就可以改

9、變放大倍數。因此，用多路模擬開關對不同阻值的Rg進行切換，即可實現放大倍數的程控。但需考慮兩個因素：1.改變Rg的同時要保證電阻參數的對稱性。2.需考慮模擬開關的導通電阻值所造成的增益誤差。圖示為綜合考慮兩個因素后的實際電路，由成對調整A1、A2的反饋電阻，模擬開關中沒有電流通過而不會影響電路的精度。如果需要另外的放大倍數，可以通過外接緩沖器及衰減電阻來獲得，其接線如圖所示，改變R1與R2的阻值比例，可獲得不同的增益。 2.10 前置放大器和主放大器有何區別？在模擬量輸入通道中通常各由何種器件承擔？2.11 采樣保持器的作用是什么？是否所有的模擬量輸入通道中都需要采樣保持器？為什么？答：作用：

10、如果被采樣的模擬信號的變化頻率相對于A/D轉換器的速度來說比較高，為了保證轉換精度，就需要在A/D轉換之前加上采樣保持電路，使得在A/D轉換期間保持輸入模擬信號不變。不是所有的模擬量輸入通道都需要采樣保持器。只有模擬信號的變化頻率相對于A/D轉換器的速度比較高時采用。這是因為：A/D轉換器將模擬信號轉換成數字量需要一定的時間，完成一次轉換所需的時間稱孔徑時間。對于隨時間變化的模擬信號來說，孔徑時間決定了每一個采樣時刻的最大轉換誤差。如下圖 所示的正弦模擬信號，如果從t0時刻開始進行A/D轉換，轉換結束時已為t1，模擬信號已發生U的變化。 因此，被轉換的究竟是哪一時刻的電壓就很難確定，此時轉換延

11、遲所引起的可能誤差是U。對于一定的轉換時間，最大可能的誤差發生在信號過零的時刻，因為此時dU/dt最大，孔徑時間tA/D 一定，所以U最大。 令U=Umsint，則 式中，Um為正弦模擬信號的幅值，f為信號頻率。在坐標的原點 取t=tA/D ，則得原點處轉換的不確定電壓誤差為 誤差的百分數為 由此可知，對于一定的轉換時間tA/D ，誤差的百分數和信號頻率成正比。為了確保A/D 轉換的精度，使它不低于0.1%，不得不限制信號的頻率范圍。2.12 A/D轉換器有幾種類型？各有何特點？答：A/D轉換器是模擬量輸入通道的核心部件，它將模擬量轉換成數字量，實現采樣和量化。A/D轉換器種類繁多，按轉換原理

12、可分為雙積分式、逐次逼近式、-調制式、并行轉換式、余數反饋比較式、V/F轉換式等A/D轉換器。 1、逐次逼近型：轉換時間短，抗擾性差（電壓比較） ADC0809（8位），AD574（12位） 2、雙斜積分型：轉換時間長，抗擾性好（積分） MC14433（11位），ICL7135（14位） 3、全并行比較型（Flash型）：采用多個比較器，速度極高，電路規模大，成本高。 4、分級型：減少并行比較ADC的位數，分級多次轉換，減小電路規模，保持較高速度。 5、-型（過采樣轉換器）：高速1bit DAC+數字濾波，轉換成低采樣率高位數字，分辨率高。2.13 A/D轉換器有哪些技術指標？答：A/D轉換器

13、的主要技術參數 分辨率。分辨率是指A/D轉換器的最低輸出位所代表的數值，通常用轉換后數字量的位數表示，如8位、10位、12位、16位等。分辨率越高，轉換時對輸入模擬信號的反應就越靈敏。例如分辨率為8位表示它可以對滿量程的1/281/256的增量做出反應。 量程。量程是指所能轉換的電壓范圍，如5V、10V等。 轉換精度。轉換精度是指轉換后所得結果相對于實際值的準確度，有絕對精度與相對精度兩種表示方法。 轉換時間。轉換時間是指啟動A/D轉換到轉換結束所需的時間。 工作溫度范圍。較好的A/D轉換器的工作溫度為一4085，較差的為070。A/D轉換器的主要技術指標： 轉換時間：積分型毫秒級，逐次比較

14、微秒級，全并行 納秒級。 分辨率：數字量位數n。 LSB（最低有效位）滿量程的1/2n.線性誤差：量程范圍內，偏離理想轉換特性的最大誤差，通常為1/2LSB或1LSB 量程：能轉換的電壓范圍。 對基準電源的要求：電源精度。注意：1、轉換結束信號有兩種：電平信號和脈沖信號；CPU檢測到轉換結束信號后，即可讀取轉換數據，可以采用程序查詢、中斷、DMA和延時(定時)四種方式讀取數據。2、量化單位q：一個8位的A/D轉換器，它把輸入電壓信號分成28=256層，若它的量程為05V，那么，量化單位q為： q = 5/28=5/256 0.0195V=19.5mV q正好是A/D輸出的數字量中最低位LSB=

15、1時所對應的電壓值。因而，這個量化誤差的絕對值是轉換器的分辨率和滿量程范圍的函數2.14 一個12位的A/D轉換器，孔徑時間為20s，絕對精度為±1LSB，若不使用采樣保持器，為了確保轉換精度，則允許轉換的正弦波模擬信號的最大頻率是多少？答：12位的A/D轉換器，絕對精度為±1LSB，則相對精度為(1)/2n×100%=0.0244%則允許轉換的正弦波模擬信號的最大頻率為 2.15模擬量輸出通道的結構有哪幾種形式？各有何特點？答：模擬量輸出通道的功能是把計算機的運算結果（數字量）轉換成模擬量，并輸出到被選中的某一控制回路上，完成對執行機構的控制動作。 模擬量輸出通

16、道通常由D/A轉換器、輸出保持、多路切換開關和功放電路所組成。 多路模擬量輸出通道的結構形式主要取決于輸出保持器的構成方式。 輸出保持器的作用主要是在新的控制信號到來之前，使本次控制信號維持不變。保持器一般有數字保持方案和模擬保持方案兩種。這就決定了模擬量輸出通道的兩種基本結構形式。1每個輸出通道設置一個D/A轉換器的結構形式 這是一種數字保持方案。 優點:轉換速度快，工作可靠，即使某一路D/A轉換器發生故障，也不影響其他通道的工作。 缺點:使用了較多的D/A轉換器，使得這種結構的價格很高。2多個輸出通道共用一個D/A轉換器的結構形式 模擬量保持方案。由于公用一片D/A轉換器，因此必須在計算機

17、控制下分時工作，即依次把D/A轉換器轉換成的模擬電壓（或電流），通過多路開關傳送給輸出采樣保持器。 優點:節省了D/A轉換器。 缺點：因為分時工作，只適用于通道數量多且速率要求不高的場合。它還要使用多路開關，且要求輸出采樣保持器的保持時間與采樣時間之比較大，這種方案工作可靠性較差。 D/A芯片的工作方式：控制信號的接法不同，就有不同的工作方式，通常有三種：直通方式、單緩方式和雙緩方式。2.16 為什么模擬量輸出通道中要有零階保持器？通常用何電路實現？答：由于公用一片D/A轉換器，因此必須在計算機控制下分時工作，即依次把D/A轉換器轉換成的模擬電壓（或電流），通過多路開關傳送給輸出采樣保持器。而

18、由于零階保持器是將前一采樣時刻的輸出值原封不動地保持到下一采樣時刻，因此在模擬量輸出通道中要有零階保持器。常有的零階保持器有兩種：一種是采用步進電動機帶動多圈電位器，因為步進電動機走步后能保持其角位移不變，從多圈電位器輸出的輸出電壓也就保持不變；另一種是采用和模擬量輸入通道中的采用保持器一樣的電容保持電路，但應當注意，雖然輸入采用保持器和輸出保持器都是保持器，所用電路相同，但兩者功能不同，不能混淆。輸出保持器之后的信號是連續的模擬信號，卻呈階梯形狀，一般需經過濾波電路，使信號變得平滑，若執行部件本身（如電動機）帶有慣性環節，能起到濾波作用，則不需另加濾波器。2.17 為何在模擬量輸出通道中通常

19、有V/I轉換電路？答：工業現場的智能儀表和執行器常常要以電流方式傳輸，這是因為在長距離傳輸信號時容易引入干擾，而電流傳輸具有較強的抗干擾能力。因此，許多場合必須經過電壓/電流（V/I）轉換電路，將電壓信號轉換成電流信號。 2.18 數字量輸入通道主要由哪些電路構成？答：數字量輸入通道主要由輸入調理電路、輸入緩沖器、輸入地址譯碼電路等組成2.19 數字量輸入通道中的調理電路通常有哪幾種功能？答：外部信號需經過電平轉換、濾波、隔離和國電壓保護等處理后，才能輸入計算機，這些功能稱為信號調理。包括：1信號轉換電路（1)電壓或電流轉換電路 2)開關觸點型信號輸入電路）；2濾波電路；3保護電路；4消除觸點

20、抖動；5信號的光電隔離。2.20 在開關量輸出的驅動電路中，根據控制對象不同所使用器件也不同，當需要驅動大功率交流設備時，通常采用什么器件和電路？答：通常采用大功率交流驅動電路，固態繼電器（SSRSolid state releys）是一種新型電子繼電器，是一種四端有源器件，下圖為固態繼電器的結構和使用方法。輸入輸出之間常用光耦合器進行隔離。過零檢測電路可使交流電壓變化到零狀態附近時讓電路接通，從而減少干擾，由觸發電路給出晶閘管器件的觸發信號。2.21 干擾信號的來源可分為哪幾種？干擾信號進入到計算機控制系統中的主要耦合方式有哪幾種？各有何特點？答：計算機控制系統所受到的干擾源分為外部干擾和內

21、部干擾。 外部干擾的主要來源有： 1)電源干擾：指來自供電電源的干擾，如電源電網的波動，主要類型：浪涌、尖峰、噪聲和斷電等。我國采用高電壓（220V）高內阻電網，與采用低電壓（100V或110V）低內阻電網相比，電網受到的污染程度會比較嚴重。 2)空間干擾：指來自周圍環境的干擾，如大型用電設備(如天車、電爐、大電機、電焊機等)的啟停、高壓設備和電磁開關的電磁輻射、傳輸電纜的共模干擾等。主要類型：靜電和電場干擾、磁場干擾、電磁輻射干擾等。 內部干擾主要有：是指設備內部或設備之間產生的干擾，如電氣設備漏電、接地系統不完善，或測量部件絕緣不好而產生的共模電壓或差模電壓；以及各個通道的若干線路同用一根

22、電纜或綁扎在一起，或通過電磁感應而相互產生干擾，特別是高、低電壓線路間。即系統的軟件不穩定、分布電容或分布電感產生的干擾、多點接地造成的電位差給系統帶來的影響等。 來自交流電源的干擾最為嚴重，但防護措施較多，處理不難；設備干擾特別是來自通道的干擾，由于情況復雜，需認真對待；來自空間的輻射干擾，只要采取適當的屏蔽措施既可有效克服。主要耦合方式及特點有：1傳導耦合（直接耦合方式） 干擾信號經過導線直接傳導到被干擾電路中而造成的干擾。在計算機控制系統中，干擾信號經過電源線耦合進入系統電路是最常見的。對此采用濾波去耦的方法可有效抑制。 2靜電耦合（電容性耦合方式） 是指電位變化在干擾源與被干擾對象之間

23、引起的靜電感應，又稱電容性耦合或電場耦合。在系統電路的元件之間、導線之間、導線與元件之間都存在著分布電容。如果某一導體上的信號電壓（或噪聲電壓）通過分布電容使其他導體上的電位受到影響，稱為靜電耦合。3電磁耦合（電感性耦合方式） 載流電路周圍空間會產生磁場，位于其中的閉合電路將受交變磁場的影響而產生感應電勢并形成感應電流。在設備內部，線圈或變壓器的漏磁就是一個很大的干擾源；在設備外部，當二根導線在較長的距離內敷設或架線時，將會產生電磁耦合干擾。4公共阻抗耦合 公共阻抗耦合是指多個電路的電流流經同一公共阻抗時,一個電路在該阻抗上所產生的電壓降會影響到另一個電路的工作。公共阻抗耦合的主要形式有以下幾

24、種：1）電源內阻抗的耦合干擾。2）公共地線耦合干擾。3）輸出阻抗耦合干擾。5電磁場輻射耦合方式當高頻電流流過導體時，在該導體周圍產生電力線和磁力線，它們隨著導體各個部分的電荷變化而變化，從而形成一種在空間傳播的電磁波。處于電磁波中的導體，將受到電磁波的作用而感應出相應頻率的電動勢。 電磁場輻射干擾是一種無規則的干擾，它極易通過電源耦合到系統中來。另外，過長的信號線和控制線具有天線效應，它們既能接收干擾波，又能輻射干擾波。6漏電耦合方式（電阻性耦合）由于絕緣不良，流經絕緣電阻R的漏電流將引起干擾。2.22 什么是串模干擾和共模干擾？各有什么抗干擾措施？答：串模干擾就是指串聯疊加在工作信號上的干擾

25、，也稱之為正態干擾、常態干擾、橫向干擾等。共模干擾對系統的影響是轉換成串模干擾的形式來作用于系統的。串模干擾的抑制方法： 采用輸入濾波電路：如果串模干擾頻率比被測信號頻率高，則采用輸入低通濾波器來抑制高頻率串模干擾；如果串模干擾頻率比被測信號頻率低，則采用高通濾波器來抑制低頻串模干擾；如果串模干擾頻率落在被測信號頻譜的兩側，則應用帶通濾波器。一般情況下，串模干擾均比被測信號變化快，故常用二級阻容低通濾波網絡作為模/數轉換器的輸入濾波器。當被測信號變化較快時，應相應改變網絡參數，以適當減小時間常數。當尖峰型串模干擾成為主要干擾源時，用雙積分式或-調制式A/D轉換器可以削弱串模干擾的影響。因為此類

26、轉換器是對輸入信號的積分值進行測量，而不是測量信號的瞬時值。若干擾信號是周期性的而積分時間又為信號周期或信號周期的整數倍，則積分后干擾值為零，對測量結果不產生誤差。 對于串模干擾主要來自電磁感應的情況下，對被測信號應盡可能早地進行前置放大，從而達到提高回路中的信號噪聲比的目的；或者盡可能早地完成模/數轉換或采取隔離和屏蔽等措施。 從選擇邏輯器件入手，利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾。采用雙絞線作信號引線的目的是減少電磁感應，并且使各個小環路的感應電勢互相呈反向抵消。選用帶有屏蔽的雙絞線或同軸電纜做信號線，且有良好接地，并對測量儀表進行電磁屏蔽。 即：根據串模干擾頻率采用恰當的輸入濾波電路削弱干

27、擾信號的影響，采用高品質的A/D轉換器減小轉換誤差，盡可能早地進行前置放大提高回路中的信號噪聲比或者盡可能早地完成模/數轉換或采取隔離和屏蔽以及電磁屏蔽和良好的接地等措施。共模干擾是在電路輸入端相對公共接地點同時出現的干擾，也稱為共態干擾、對地干擾、縱向干擾、同向干擾等。共模干擾主要是由電源的地、放大器的地以及信號源的地之間的傳輸線上電壓降造成的。共模干擾的抑制方法：變壓器隔離 利用變壓器把模擬信號電路與數字信號電路隔離開來，也就是把模擬地與數字地斷開，以使共模干擾電壓cm不成回路，從而抑制了共模干擾。另外，隔離前和隔離后應分別采用兩組互相獨立的電源，切斷兩部分的地線聯系。 光電隔離 光電耦合

28、器是由發光二極管和光敏三極管封裝在一個管殼內組成的，發光二極管兩端為信號輸入端，光敏三極管的集電極和發射極分別作為光電耦合器的輸出端，它們之間的信號是靠發光二極管在信號電壓的控制下發光，傳給光敏三極管來完成的。 浮地屏蔽 采用浮地輸入雙層屏蔽放大器來抑制共模干擾，如圖所示。這是利用屏蔽方法使輸入信號的“模擬地”浮空，從而達到抑制共模干擾的目的。采用儀表放大器提高共模抑制比 儀表放大器具有共模抑制能力強、輸入阻抗高、漂移低、增益可調等優點，是一種專門用來分離共模干擾與有用信號的器件。 儀表放大器將兩個信號的差值放大。抑制共模分量是使用儀表放大器的唯一原因 。即：采用儀表放大器做信號前置放大、采用

29、隔離技術將地電位隔開、利用浮地屏蔽等2.23 濾波的作用是什么？硬件濾波和數字濾波各有何特點？答：濾波的作用：由于工業控制對象的環境一般比較惡劣，干擾源較多，如強電磁場干擾、環境溫度變化較大等，因此為了減少對采樣值的干擾，提高系統的性能。為了抑制干擾信號，通常在信號入口處采用RC低通濾波器（硬件濾波）。它能抑制高頻干擾信號，但對低頻干擾信號的濾波效果較差。數字濾波，就是通過一定的計算程序減少干擾信號在有用信號中的比重。數字濾波克服了模擬濾波器的不足，它與模擬濾波器相比有以下幾個優點： (1)由于數字濾波是用程序實現的，因而不需要增加硬件設備，很容易實現。同時，多個輸入通道還可以共用一個濾波程序

30、。 (2)由于數字濾波不需要硬件設備，因而可靠性高,穩定性好，各回路之間不存在阻抗匹配等問題。 (3)數字濾波可以對頻率很低的信號實現濾波，克服了模擬濾波器的缺陷。 (4)通過改寫數字濾波程序，可以實現不同的濾波方法或調整濾波參數，它比改變模擬濾波器的硬件方便得多。2.24 常有數字濾波有幾種方法？各有何特點和用途？答：1.程序判斷濾波 當采樣信號由于隨機干擾、誤檢或者變送器不穩定等原因引起嚴重失真時，可以采用程序判斷濾波。程序判斷濾波的方法是，根據經驗確定出兩次采樣輸入信號可能出現的最大偏差Y，若相鄰兩次采樣信號的差值大于Y，則表明該采樣信號是干擾信號，應該去掉；若小于Y，則表明沒有受到干擾

31、，可將該信號作為本次采樣值。程序判斷濾波根據濾波方法不同，可分為限幅濾波和限速濾波兩種。1) 限幅濾波 所謂限幅濾波，就是把相鄰兩次采樣值相減，求出其增量的絕對值，然后與最大允許偏差Y進行比較，如果小于或等于Y，則取為本次采樣值；若大于Y，則仍取上一次的采樣值作為本次的采樣值，即： | Yn-Yn-1 |Y，則YnYn |Yn-Yn-1 |Y，則YnYn-1 式中，Yn為第n次采樣值，Yn-1 為第n-1次采樣值。 2)限速濾波設相鄰的采樣時刻t1，t2，t3的采樣值為Y1，Y2，Y3，則限速濾波的算法為：若|Y2-Y1|Y，則以Y2作為濾波輸出值;若|Y2-Y1|Y，則不采用Y2，但仍保留其

32、值，再取第三次的采樣值Y3;若|Y3-Y2|Y，則以Y3作為濾波輸出值;若|Y3-Y2|Y，則以(Y3+Y2)/2作為濾波輸出值。 限速濾波是一個折中方案，既照顧了濾波輸出值的實時性，又照顧了其變化的連續性。程序判斷濾波可以用于變化比較緩慢的參數，如溫度、液位等。其關鍵在于最大允許誤差Y的選取，Y太大，干擾會“乘機而入”，Y太小，又會使某些有用的信號被“拒之門外”，使采樣效率變低。通常Y根據經驗數據獲得，必要時可由實驗得出。適用對象：對偶然脈沖干擾信號有良好的濾波效果。 2.中值濾波 中值濾波是指對被測參數連續采樣n次(n3，且為奇數)，再將這n個采樣值從小到大(或從大到小)排序，最后取中間值

33、作為本次采樣值。中值濾波能有效地濾去脈動性質的干擾，對變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果，但對快速變化過程的參數則不宜使用(如流量)。程序中只要改變n值，就可以對任意采樣值進行中值濾波。一般來說，n值不宜取得過大，否則濾波效果反而不好，且總的采樣控制時間增加，所以n值一般取35即可。適用對象：中位值濾波對偶然脈沖干擾信號有良好的濾波效果。 3.算術平均值濾波 算術平均值濾波是要尋找一個Y，它與N個采樣值Xi之間誤差的平方和E為最小，即其中N為采樣次數。根據極值原理得 該方法是把N次采樣值進行相加，然后取其算術平均值為本次采樣值。 算術平均值法適用于對壓力、流量等周期脈動信號的平滑，這種信號的特點是往往在某一數值范圍附近作上、下波動，有一個平均值。這種算法對信號的平滑程度取決于平均次數N，當N較大時平滑度高，但靈敏度低；當N較小時，平滑度低，但靈敏度高，應該視具體情況選取N值。對于一般流量，通常取N=12；若為壓力，則取N=4。適用對象：算術平均值濾波主要適用于對壓力、流量等周期脈動的采樣值進行平滑加工，但對于脈沖性干擾信號的平滑效果欠佳。 4.加權平均濾波 在算術平均濾波中，N次采樣值在結果中所占的比重是均等的，即每次采