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如何为A/D转化接口电路的数据设定一个适宜的阈值

如何为A/D转换接口电路的数据设定一个合适的阈值-A/D转换接口电路是数据采集系统前向通道中的一个环节,它的作用是将模拟信号转换成可供计算机处理的数字信号,是一般控制系统中不可缺少的环节之一。人们有时需要对A/D转换的数据设定一个阈值作为判断和处理的依据,例如设置一个阈值并使之与A/D转换的结果相比较,当A/D转换的数据结果大于或小于该阈值时,作为开始或结束某一操作的判断依据。但是如果这个阈值设置不合理,就会引出问题。

A/D转化接口电路数据收集体系前向通道中的一个环节,它的作用是将模拟信号转化成可供计算机处理的数字信号,是一般控制体系中不行短少的环节之一。人们有时需求对A/D转化的数据设定一个阈值作为判别和处理的依据,例如设置一个阈值并使之与A/D转化的成果比较较,当A/D转化的数据成果大于或小于该阈值时,作为开端或完毕某一操作的判别依据。可是假如这个阈值设置不合理,就会引出问题。

图1是某项工程中传感器发生的模拟信号经A/D转化后所得数据描绘出的部分图形,依据工程需求得出每个波峰的最大值及波形的个数。

起先的处理方案是首要确认一个阈值(如O.2),这个值的确认应确保一切或许的波峰值都要大于此值。读取A/D所收集的数据与确认的阈值比较较,当有值大于该阈值时,标明一个波形的到来,并不断经过比较得出最大值。然后判别A/D的转化值是否又从头小于该阈值,假如从头小于该阈值标明该波形行将完毕,保存该最大值作为整个波形的最大值,并添加一个波形的个数。

实践证明该办法并没有很好的处理问题,尽管大多数状况下可以精确得出波峰的最大值以及波形的个数,但偶然会发生得到的波形个数比实践波形多的状况。从前片面的认为这是因为搅扰形成的影响。但后来经过对波形数据剖析发现,多出来的波形的最大峰值悉数会集在阈值邻近,更改不同的阈值后发生了相似的状况,所以可以得出问题的发生和阈值的设定之间有着某种联络。

如何为A/D转化接口电路的数据设定一个适宜的阈值

1 原因剖析

经过剖析发现,上述问题的发生并不是出在逻辑关系上,而是出在了实践工作中A/D的采样精度及信号自身的问题上。下面从这两个方面人手,剖析发生上述问题的原因。

1.1信号的影响

从收集到的数字信号所描绘的图形(图1)中可以看出有很多白噪声的存在。即便对A/D转化前的信号进行了必定的滤波处理,转化后的信号也会或多或少有噪声的存在。对图1中波形与阈值线的交汇处(这儿以下降沿为例)进行扩大显现,如图2所示。

因为高频噪声的存在,很或许发生图2中所描绘的景象,即当波形在下降进程中下降到阈值线以下时,有返回到阈值线以上的景象。A/D进行高速的采样,记载下这一景象。依照开端设计方案的逻辑,当波形下降到阈值线以下时,判别为一个波形的完毕;波形由阈值线以下上升超越阈值线时,认为是一个波形的开端。所以在波形的下降进程中,把在阈值线邻近的这次动摇作为一个新的波形记载下来。因为这个波形是白噪声引起的,改变幅值很小,一般状况下稍稍高过阈值线,所以多出的波形最大值就会会集在阈值邻近,这与实践状况是相符的。

1.2 A/D转化精度的影响

尽管一些A/D产品标称的不行调差错≤1LSB,但在实践工程使用中因为电源电压、搅扰等要素的影响很难到达上述精度,这也就是说即便是关于抱负中稳定不变的信号进行A/D转化,得到的转化值事实上也是环绕该稳定的信号值上下动摇的。在本例中,当信号下降至阈值邻近时(假定信号纯洁,不含任何杂波成分),因为A/D转化精度的影响,采得的数据相同或许在阈值邻近动摇,然后形成多记载波形数据的成果。当然,这种状况下多记载的波形最大值受A/D转化精度的影响,与信号自身要素引起的波形最大值比较,一般会更挨近阈值。

2 处理办法

经过上述剖析,尽管可以从下降信号噪声和进步A/D转化精度人手对问题加以处理,但这样处理起来会适当费事,特别是在精度等要素可以满意实践需求的条件下进行上述的处理是适当不行取的,因为当精度到达必定程度时再进步精度是十分困难的。

处理上述问题有一个十分简洁的办法:设置不同的阈值。

首要对上升沿确认一个判别阈值,用以判别波形的开端。然后,对波形的下降沿设置另一个判别阈值用于判别一个波形的完毕,两者之间存在一个差值,而且确保上升阈值减去下降阈值之差要大于噪声及A/D动摇的最大值(实践工作中把差值尽量获得大些)。这样即便在下降阈值邻近发生动摇(不论什么原因引起),因为其峰值不能大于上升判别阈值,然后不致被误认为一个新波形的开端,也就不会添加误判波形的或许性。在实践工程中,证明这一办法简略有用,很好地处理了波形误判的问题。

责任编辑:Gt

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