LabVIEW计数滤波器在信号降噪中的应用

2.2LabVIEW计数滤波器的软件实现

本文所设计的计数滤波器就是基于LabVIEW的虚拟仪器。该计数滤波器模板包含许多 子模板(也称子VI)，其中主要包括以下5 个子VI:

(1) DAQmx Create Virtual Channel(CI-Frequency).vi创建虚拟通道函数子VI;

(2) DAQmx Channel Property Node.vi 属性节点子VI;

(3) DAQmx StartTask.vi 启动任务函数子VI;

(4) DAQmx Read(Counter DBL 1Chan 1Samp).vi 读取函数子VI;

(5) DAQmx Clear Task.vi 清除任务函数子VI;

后面板应用程序搭建如图2所示。

(1)创建一个虚拟频率输入通道和一个计数沿任务;

(2)建立计数器的输入端并在输入端上创建对数字信号进行滤波的控制程序模块。All

Functions>>NI Measurements>>DAQmx-Date Acquisition>>Active>>Counter

Input>>Frequency>>Digital Filter>>Minimum pulse width/Enable;

(3)调用DAQmx Start Task.vi 启动数据采集功能;

(4)通过设定的Counter DBL 1Chan 1Samp 模式在While Loop 循环中读取波形数据直至操

作者按下停止按钮或有错误产生时停止;

(5)设有弹出对话框提示清除错误信息及旧任务等功能。

在运行计数滤波器LabVIEW程序对尖峰干扰信号进行滤波前，首先在脉冲宽度设定栏 输入所选的预置滤波脉宽值,其次在通道设定栏输入选定的虚拟通道号，然后按下滤波矢能 按钮，再启动整个程序进入滤波状态。相关硬件设备运转正常，执行滤波器程序，即可得到 基本理想的频率波形。

3 实验测试系统

3.1测试系统组成

该测试系统应用于伺服电机同步/协调控制器的设计开发与性能测试上，由载荷模拟实 验台架、传感器和数据采集卡及实时采样监测软件组成。

(1)载荷模拟实验台架

实验台架上安装有伺服电机、磁粉制动器、惯量盘、传感器等。为使测试系统实验台架 工作稳定、结构紧凑、便于操作，台架的机械结构经过精心设计，将一级主轴与二级主轴成 对角线平行布置，且每轴均采用同步齿形带进行多级传动。伺服电机输出轴上安装有扭矩传 感器和高精度编码器，用于扭矩和位置信号的采集。通过扭矩传感器测量轴上产生的转矩脉 冲信号，输入到数据采集卡，采集到的数据通过LabVIEW 处理，如对频率信号进行计数器 滤波等，得出测试结果。

(2)实时监测软件为工业控制计算机内编写的专用测试软件，可采集位置、速度、转矩等 系统的运行状态信号，并保证多路数据的同步性。

3.2 扭矩信号采集

LabVIEW 计数滤波器应用于上述系统中由扭矩传感器输出的方波信号的噪声滤除中。 根据项目要求，实验中关键硬件设备选择如下：

(1) 扭矩传感器：选用北京三晶的JN338-A100，转矩准确度>0.5%，过载能力150%F·S， 测量范围10-100Nm，零转矩频率输出10KHz，正向转矩满量程频率输出15KHz，反向转矩 满量程频率输出5KHz。该传感器采用两组特殊环形旋转变压器来实现能源的输入及转矩信 号的输出，能够测量稳态扭矩，也能测量过渡过程的动态转矩;输出信号以频率形式给出。

(2) 数据采集卡：选用NI 公司M 系列多功能数据采集卡PCI-6221，16 路模拟量输入，速 率250kS/s,16bit 的分辨率;24 路数字量输入/输出;2 路模拟量输出，16bit 的分辨率;32 位计数器，数字触发;附带DAQmx 驱动。完全满足转矩测量和磁粉制动器的控制需求。