基于梯度变步长LMS的电子天平抗震设计.pdf

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1、第37卷第12期2016年12月仪器仪表学报ChineseJournalofScientificInstrumentV01．37No．12Dec．2016基于梯度变步长LMS的电子天平抗震设计冰李菲1，滕召胜1，黄强1，李亚1，林海军2(1．湖南大学电气与信息工程学院长沙410082；2．湖南师范大学工学院长沙410081)摘要：以应变式电子天平为研究对象，在分析电子天平震动信号的频谱特性及其对天平计量性能影响的基础上，提出一种基于梯度变步长最小均方(LMS)自适应滤波器的电子天平抗震动设计方法。依据天平称量数据的震动影响来源和特点，通过与切比雪夫

2、低通滤波、椭圆低通滤波、巴特沃斯低通滤波及滑动平均滤波等常用抗震动滤波方法进行仿真实验对比，证明梯度变步长LMS自适应滤波算法的有效性与优越性，该方法在实际天平中得到应用。实验表明，采用本方法研制的200g／0．001g应变片电子天平可以在普通木质实验台上准确称重，最大称重误差≤o．0015％，且不受榔头敲击实验台等冲击性震动的影响。关键词：电子天平；抗震动；自适应滤波；变步长LMS算法；称重信号处理中图分类号：TH715．1+16文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．40Shockresistantdesignforelectronicba

3、lancebasedongradientvariablestepsizeLMSalgorithmLiFeil，TengZhaoshen91，HuangQian91，LiYal，LinHaijun2(J．CollegeofElectricalandInformationEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China；2．PolytechnicCollege，HunanNormalUniversity，Changsha410081，China)Abstract：Basedonthegradientvar

4、iablestepsizeLMSadaptivefilter，ashock—resistantdesignmethodforelectronicbalancesisproposed．Forstraingaugeelectronicbalances，thismethodisresultedfromanalyzingboththespectrumandinfluenceonmeasurementperformanceofthevibrationsignalsofelectronicbalances．Thegradientvariablestepsize

5、LMSadaptivefilterhasbeenprovedtoachievethebestbalanceshock—resistanteffectscomparedwithChebyshevlow—passfilter，Ellipticlow—passfilterfiltering，Butterworthlow—passfilterandmovingaveragefiltering，etc．Experimentalresultsindicatethatastraingaugeelectronicbalancewiththecapacityof20

6、0gandresolution0．001gcanweighaccuratelyonordina7woodentestbench．Themaximumerrorofweighingcanbereducedto0．0015％．Moreover，theelectronicbalancecanbefreefromthevibrationimpact，suchasahammerblowingexperimentplatform．Keywords：electronicbalance；shockresistant；adaptivefiltering；variab

7、lestepsizeLMSalgorithm；weighingsignalprocessing1引言精密质量测量过程对仪器所处环境要求苛刻，必须考虑周围环境震动对天平的影响。1’“。近年来，城市轨道交通快速发展，建筑工地越来越多，天平用量剧增而使用条件难以满足要求。受环境震动影响，电子天平易出现数据不稳、重复性误差变大、信噪比降低、准确度降低等系列问题。3⋯。为确保准确称重，必须研究震动因素对电子天平计量准确性的影响与解决方法”o。收稿日期：2016m4ReceivedDate：2016-04{基金项目：国家自然科学基金(51377049)项目资助

8、GordonC．G．L6J对精密仪器的环境震动标准进行了详细论述，由ISO／TCl08机械振动、冲击与状态监测标准化技术委