СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МЕТОДОВ УСРЕДНЕНИЙ ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ
Аннотация
Для повышения качества производимой продукции приходится совершенствовать все технологические процессы, что требует повышения точности всего измерительного тракта в целом. Для этого приходится тщательно анализировать систематические, слу- чайные и флуктуационные погрешности в измерительном канале и принимать все меры для их уменьшения. Радикальным средством повышения точности проведенных измерений является цифровая фильтрация или усреднение промежуточных измерений (наблюдений) по определённым правилам. Целью работы является сравнительная оценка качества по- давления близкой к реальной шумовой помехи при использовании восьми наиболее известных методов усреднения. Предложены модель измерительного тракта и общая структурная схема моделирования процесса измерения на ЭВМ при воздействии случайной помехи для восьми алгоритмов усреднения. В качестве критерия оценки качества методов усреднения приняты отношения дисперсий абсолютных погрешностей и средних квадратических от- клонений до вычислительного устройства и после применения заданного алгоритма усред- нения. По результатам моделирования сделаны следующие выводы. 1. Все алгоритмы ус- реднения обеспечивают подавление случайных составляющих погрешности сложной поме- хи до уровня 40–60 дБ. Лучшими являются три алгоритма: среднее арифметическое АР, а-усечённое среднее АУ5 и а-винзоризированное среднее АВ5, которые предусматривают отбрасывание 5 % аномальных результатов. При увеличении числа наблюдений коэффици- енты подавления пропорционально растут. 2. Время выборки должно быть кратно дли- тельности периода сети переменного тока 50 Гц (20 мс). Оптимальное количество наблю- дений (измерений) – 100–128, при 128 измерениях операция деления сводится к простому сдвигу, и результат усреднения может быть выдан через 1–2 мкс. 3. При эксперименталь- ном применении метода усреднения АР для фильтрации сильно зашумленного измеритель- ного сигнала в линии связи длиной 800 м наблюдалось снижение разброса выходных кодов АЦП с ±3,5 % до ±0,1 % после фильтрации (АР, 64 измерения за 40 мс).
