Гутников В.С. Фильтрация измерительных сигналов

Гутников В.С. Фильтрация измерительных сигналов

Предисловие

Фильтрация представляет собой одну из самых распространенных операций обработки сигналов. Цель фильтрации состоит в подавлении помех, содержащихся в сигнале, или в выделении отдельных составляющих сигнала, соответствующих тем или иным свойствам исследуемого процесса.

В электрических и электронных измерительных устройствах уже давно находят применение различные типы RLC-фильтров. С появлением доступных и дешевых интегральных операционных усилителей получили широкое распространение активные фильтры. Теория этих фильтров разработана достаточно хорошо, сформулированы четкие рекомендации по их расчету и проектированию. Прогресс в развитии цифровых интегральных схем, повсеместное применение микропроцессоров для цифровой обработки измерительной информации обусловили интерес разработчиков измерительной аппаратуры к цифровым фильтрам. Теория этих фильтров сформировалась относительно недавно, вопросам их анализа и синтеза посвящено большое число книг, в которых неискушенному читателю разобраться подчас весьма не просто.

Активные фильтры и цифровые фильтры — это устройства, которые используются в различных областях техники. В последние десятилетия интенсивно развивались также методы фильтрации, специфичные именно для измерительной техники. Это методы, основанные на реализации специальных весовых функций. Получаемые при этом фильтры очень близки по своим свойствам к цифровым фильтрам, но могут быть установлены как в цифровой, так и в аналоговой части средства измерения. В последнем случае могут быть получены некоторые преимущества в сравнении с цифровой фильтрацией: отсутствие погрешности квантования, сокращение части измерительного канала, для которой необходимо предусматривать расширенный диапазон изменения сигнала, учитывающий возможную помеху.

Первоначальный замысел данной книги предполагал изложение материала, относящегося лишь к синтезу и воспроизведению специальных помехоподавляющих весовых функций (эти методы фильтрации в настоящее время описаны преимущественно в журнальных статьях и диссертациях). Однако но предложению издательства решено было написать книгу, в которой бы с единых позиций были рассмотрены все основные типы фильтров, применяемых в измерительной технике.

Поскольку фильтрация сигнала заключается в целенаправленном изменении соотношения между различными компонентами спектра сигнала, то первые четыре главы книги посвящены теории спектров. Д а лее, в пятой главе, рассматриваются общие вопросы, относящиеся к воздействию фильтра на обрабатываемый сигнал. Шестая глава книги посвящена краткому изложению методов проектирования активных фильтров. После этого описываются методы фильтрации, основанные на реализации специальных весовых функций, и затем излагаются общие методы проектирования цифровых фильтров.

...