CSM 數(shù)采采樣率及濾波問題

1. 采樣率

CSM的ADMM、THMM、PTMM等模塊的產(chǎn)品文檔中都列出了兩種采樣速率，本文檔以ADMM8 pro為例進行解釋。圖1為ADMM 8pro產(chǎn)品文檔中列出的采樣率，第一種為Internalsample rate,該采樣率稱為內(nèi)部采樣率；另一種為Measurementdatarate，該采樣率稱為測量速率。

圖1

內(nèi)部采樣率為數(shù)采設備對輸入的模擬量信號采樣頻率。如圖2，連續(xù)的模擬量信號在通過采樣后以離散信號的方式作為結(jié)果。

圖2

該采樣結(jié)果在數(shù)采中會經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換、軟件濾波等過程后通過MCU組織為CAN報文發(fā)送到總線中。最終的信號數(shù)值通過CAN總線發(fā)送時的周期即為測量周期（即CAN報文發(fā)送周期）。

2.濾波

CSM的ADMM、THMM、PTMM等模塊的產(chǎn)品文檔濾波方式也同樣分為兩種，本文檔以ADMM8 pro為例進行解釋。一種為HWinput filter即硬件濾波，另一種為軟件濾波SWinput filter。

圖3兩種濾波方式

硬件濾波為設備固有特性是無法通過設置更改的，該濾波方式通過硬件設備的電容、電桿等電子元器件完成，為低通濾波器。理論上講原始的被采用信號的帶寬是無限的，但實際上其中大量的高頻信號屬于噪聲或者無效信號，同時由于AD轉(zhuǎn)換器所能處理的信號帶寬是有限的，因此為了采集特定頻率內(nèi)的信號需要進行低通濾波。濾波后的模擬量會經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號。其處理流程見圖4.

圖4信號處理過程

通過AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號為離散信號，該信號可以通過數(shù)采設備中的MCU進行數(shù)字濾波處理。該濾波過程由于是通過處理器的軟件算法實現(xiàn)因而稱為軟件濾波，軟件濾波的截至頻率/周期可在配置軟件CSMconfig中對設備進行設置。

圖5軟件濾波設置

軟件濾波分為兩種方法，一類為平均濾波法，另一類為Butterworth濾波法。平均濾波以10ms average為例，即將10ms內(nèi)通過內(nèi)部采樣（10kHz）得到的100個點求平均值，然后按照測量頻率以CAN報文發(fā)送到總線上。

圖6Butterworth濾波器副頻響應特性

Butterworth濾波器副頻響應特性圖見圖6。該濾波器主要特性為截至頻率，超過截止頻率的部分將被濾除（振幅衰減以抑制高頻部分）。通過配置軟件的設置可以僅獲取所需要的特定頻率以內(nèi)的信號。

注：文章來源于Vector China。