采样数据的预处理

《采样数据的预处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章采样数据的预处理8.1采样数据的标度变换8.2采样数据的数字滤波8.3剔除采样数据中的奇异值8.4非线性特性补偿方法8.5采样数据的平滑处理8.6非线性特性补偿方法采样数据的标度变换各种物理量有不同的单位和数值。这些物理量经过A／D转换后变成一系列数字量．且数字量的变化范围是由A／D转换器的位数决定的。9/1/202129/1/20213一、线性参数的标度变换当被测物理量与传感器或仪表的输出之间呈线性关系时，采用线性变换。变换公式为式中：Y0—被测量量程的下限；Ym—被测量量程的上限；Y—标度变换后的数值；N0—Y0对应的A/D转换后的数字量；

2、Nm—Ym对应的A/D转换后的数字量；X—Y所对应的A/D转换后的数字量；9/1/20214二、非线性参数的标度变换有些传感器或变送器的输出信号与被测量之间的关系是非线性关系，则应根据具体问题详细分析，求出被测量对应的标度变换公式，然后再进行变换。当传感器或变送器的输出信号与被测信号之间的关系可以用解析式表达的话，则可以通过解析式来推导出所需要的参量，这样一类参量称为导出参量。-公式法9/1/20215二、非线性参数的标度变换-公式法在流量测量中，从差压变送器来的信号△P与实际流量Q成平方根关系，即根据上式可知，流体的流量Q与被测流体流过节流装置时前

3、后压力的差△P成正比，于是测量流量时的标度变换公式；9/1/20216二、非线性参数的标度变换-公式法式中：Y一被测量的流量经标度变换的实际值；Qm一被测量的流量经标度变换的实际值；Q0一被测量的流量经标度变换的实际值；Nm一被测量的流量经标度变换的实际值；N0一被测量的流量经标度变换的实际值；X一被测量的流量经标度变换的实际值；9/1/20217二、非线性参数的标度变换-多项式变换法有许多传感器或变送器输出的信号与被测参数之间的关系无法用解析式表达。但是，它们之间的关系是已知的。这时可以采用多项式变换法进行标度变换。采用多项式变换的关键是，要找出一

4、个能够较准确地反映传感器输出信号与被测量之间关系的多项式。寻找多项式的方法有两种，如最小二乘法、代数插值法等9/1/20218二、非线性参数的标度变换-多项式变换法已知被测量与传感器的输出值x处的函数值为9/1/20219二、非线性参数的标度变换-多项式变换法9/1/202110二、非线性参数的标度变换-表格法所谓“表格法”是指在已知的被测量与传感器输出的关系曲线上如图选取若干个样点并以表格形式存储在计算机中，即把关系曲线分成若干段。对每一个需要做标度变换的数据y分别查表一次，找出数据y所在的区间，然后用该区间的线性插值公式9/1/2021118.2

5、采样数据的数字滤波中值滤波法算术平均值法加权平均滤波法9/1/202112中值滤波法9/1/202113算术平均值法9/1/202114加权平均滤波法算术平均值法对每次采样值给出相同的加权系数，即1/N，实际上有些场合需要用加权递推平均法，即用下式求平均值。9/1/202115一阶滞后滤波法在测量回路中常常伴随着电源干扰及工业干扰。这些干扰特点是频率很低（如频率为0.01Hz），对这样低频的干扰信号，采用RC滤波显然是不合适的，因为C太大很难做到，但在计算机控制系统中，用数字滤波的方法则容易解决。一阶递推滤波公式如下：9/1/202116一阶滞后滤波

6、法—滤波平滑系数；—滤波环节的时间常数；—采样周期；惯性滤波法适用于波动频率的被测量的滤波，它能很好地消除周期干扰，但也带来了相位滞后，滞后角的大小与值的选择有关。9/1/202117防脉冲干扰复合滤波法前面讨论了算术平均值法和中值滤波法，两者各有一些缺陷。前者不易消除由于脉冲干扰而引起的采样偏差，而后者由于采样点数的限制，使其应用范围缩小。如果将这两种方法合二为一，即先用中值滤波法滤除由于脉冲干扰而有偏差的采样值，然后把滤波过的采样值再做算术平均，就形成了防脉冲干扰复合滤波法。9/1/202118防脉冲干扰复合滤波法算术平均值法对每次采样值给出相同

7、的加权系数，即1/N，实际上有些场合需要用加权递推平均法，即用下式求平均值。9/1/2021198.3剔除采样数据中的奇异项采样数据中的奇异项是指采样数据序列中有明显错误(丢失或粗大)的个别数据。这些奇异项的存在，会使数据处理后的误差大大增加。例如，我们想求某一被测物理量的平均值。它们从t1～t44个时刻的取值分别为10、12、12、14，其平均值应为12。若设其中一项在该时刻的取值由于某种原因丢失了，也就是说，出现了奇异项。那么，这4个点的平均值就由12降至为9，从而产生均值误差。9/1/202120剔除采样数据中的奇异项找到奇异点替换奇异点9/1

8、/2021211.判断奇异项及替代值的选择判断奇异项的准则是：给定一个误差上限w，若t时刻的采样值为xt，预