资源描述：
《微硅陀螺信号振幅估计技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、微硅陀螺信号振幅估计技术范京，郭司琴,张福学FANJing,GUOSiqin,ZHANGFuxue北京信息科技大学光电信息与通信工程学院，北京100101FANJing,GUOSiqin9ZHANGFuxue.Amplitudeestimationforsiliconmicro-machinedgyroscopesig-nal.ComputerEngineeringandApplications,2011,47(8S):35-37.摘要:在釆用蓝牙无线A/D模块作为采集硬件，从而克服滑环的干扰后,可以进一步观察到微硅陀螺信号的一些常见干扰。对
2、常见的杂波干扰、突发性短时干扰、强信号削宰等干扰进行了分析，提出了一些新的处理方法，同时开发了一套实用的微硅陀螺信号处理系统.从而对基于蓝牙无线通信的移动数据釆集硬件技术，提供了合理有效的信号处理软件支持，将硬件及软件搭配为一个完整的测试系统.关键词:数据釆集;干扰处理;无线釆集系统文献标识码:A中图分类号:TP3911引言在用普通旋转实验台作微硅陀螺实验时,由于运动部件产生的数据需经滑环传输，而滑环会引起较大的干扰,其示波器显示的一个结果如图1滑环等干扰引起披形信噪比下降lo图2弱信号时干扰更明显号的特点。图3表示该系统基本功能。采样数据输
3、岀在信号较小时，干扰则显得更为严重，如图2。为此,采用了A/D采样后,经无线蓝牙传输技术⑴,该系统利用蓝牙双向通信的功能，可以不停机控制采样过程(可以在上位机中设置A/D采样的采样率和量化字放大及A/D转换设置釆样参数->/蓝牙USB接口上位机蓝长,以及控制开始采样和结束采样的时间),并实时观察采样波形。可以明显减少由于滑环产生的噪声干图3A/D釆样蓝牙传输系统为了防止输入强信号引起输入放大器的饱和甚扰。从而可以更仔细地观察和研究微硅陀螺输出信至烧毁输入端口电路，在信号输入端设计了输入分档基金项目：国家自然科学基金(theNational
4、NaturalScienceFoundationofChinaunderGrantNo.60971024);北京市教委面上项目(NO.KM201010772005)。电路和强信号保护电路，该电路如图4。图4输入保护电路对于这一类干扰,不必设计低通滤波，由于该干扰影响波形的最大(小)值，而最大(小)值将影响正弦波振幅的估计,如果将这些突发干扰的起始点找到,将其后一个时窗内的信号删除，则余下正常正弦波的各峰值的平均值,可以作为该信号的峰峰幅值估计。这一方法本文称切除法。首先用一个阈值来判断是否有突发强信号干扰。找到干扰后，由于最终需要得到的是该正
5、弦信号的振幅,故可以按照发现强干扰前该硬件系统完成后,经实际测试,原来严重的滑环干扰消除得很好，信号“干净”多了，可以观察到该信号的细节，但是，观察到的实际采样的信号并非很理想，不适宜立即用来做后续处理。经观察，可以看到微硅陀螺实测信号具有很多不同性质的干扰，下面将对常见的测试信号中的各种干扰及对应的处理方法进行逐项的讨论。信号的正负值，设置一个指定的时窗内的值为+1或-1,该时窗的长度由常见干扰的时长设定,可以得到如图8的滤波效果。S8切峰处理结果用蓝牙传输后(见图5),与1比较大量的滑环干扰2测试采样的常见干扰及其俏除方送2.1滤除突艮
6、性锻干扰正常的微硅陀螺信号应该是正弦波型,其振幅大小包含有移动角速度信息,其频率是自旋频率，在采噪声已经得到抑制，可以看到波形已经相当“干净”,同时在这种环境下,可以观察到许多细节变化。细节从结果看,切峰处理并不是要恢复原正弦波形,而是将突发干扰处切低减少对峰值的估计影响。微硅陀螺要检测的是振幅信息,不是恢复波形,不必设计滤波器或用AR模型估计等方法，故此法更快而实用有效。2.2滤除杂波干扰杂波干扰的一个实际例子如图90中有许多非正常的干扰,这些干扰将影响对振幅参数iirr图9杂波干扰的估计。图5正弦信号中的突发跳动点，是较强信号时短时突发
7、性强干扰的一例。对于这种干扰可以用低通平滑滤波去除。实用中需要根据不同的采样率制定不同的平滑时窗宽度,对8kHz采样，时窗长度经验值为60,对16kHz采样,当信号较弱时，此干扰的影响更大,图6是较弱信号中发生强干扰的一例。图6较弱信号时突发性强干扰时窗长度经验值为120。本文采用递推算法做平滑处理,从而减少了计算量。递推算法如下：设已经求到第，位的结果RG)：R(f)=Sum((x(z),x(i+l)，…,xG+k))/k(1)R是窗长。则有：而图7是更弱信号中的强干扰例子。图7极弱信号中的突发性强干扰R(i+l)=R(i)+(x(计k+
8、1)-x(i))/k(2)此算法需要对M)的头尾专门计算。去除后的结果如图10o由于测试范围宽，强信号时会有削波干扰，图11是一个例子。当发现削峰干扰时，需要硬件上
