称重信号的抽样和处理

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

二 ．．??一 囊 l 鬟● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●l j ● ●? ? ? “
0 0 0 0 4
?
~
? ? 一 ? ? 一 一 ．．，， 一
4 i
—
i# t#眠 函数 act—n 只有在 t=nT时不为零。所以它的时域表现为一串间隔为 的单位脉冲。这样的脉冲串，即抽样函数的付利叶变换，即它的频率为PO=争 6 争) (2-2)即幅度为 I／T，频率间隔为 I／T的一系列线状谱线。用它来调制或抽样一个模拟信号 (￡)，则：戈O)：x )· ) (￡)∑8(t一 ：∑ 一n即变为幅值为随抽样信号幅值变化的脉冲串。

然而，在实际情况下，抽样信号为矩形窄脉冲串，脉冲幅值为A，脉宽为丁，周期为 这样非理想抽样的表示式为：)= c (2—3)式中： =皇 ， 为抽样周期1 r 。

c =告I P fJ e-imdt=Ad d_』 一7 ， ¨ U式中： = 称为占空比。

』此时，非理想抽样的频域图形或频谱 ，不再是线状谱 ，而是有一定频宽的频谱 ，其主频的宽度为 1／7-。与理想抽样时一样，同样为以 1／T为周期的频谱，且幅值 的包络随频率增高而很缓慢下 (如图 1所示)与模拟系统的抽样不同，在数字系统中，抽样信号需经过A／D转换为数字信号。

用一些幅度不连续的数值来逼近模拟信号的精确值。它与精确值之间的误差就是由不连续的量化过程产生的。通过经 A／D转换后，模拟信号转变为有限字长的二进制数。

一 30 一21) 一n 一0 0 0 n 2n 3n图 1 ．- ．．??.

式中 A．厂为．厂在0处的分辨，△ 广为．尹在0【处的分辨。这实际上是物理学中 “测不准原理”在时域和频域中的表现。由于它是一个普遍的物理规律 ，针对不同的物理量，会有不同的数学形式。

我们用宽带为 B的滤波器，来测量一个随抗噪声 ，测量时间 T，则测量结果间与精度间的关系为：湎 m其中 为测量结果的标准偏差，即测量误差 ；m为被测信号的平均值。这说明为提高测量低频信号的精度 ，就必须增加测量时间。如图 3所示正弦波形经过线性和 RC低通滤波器的波形图。观察此图形可看出以下结论。首先当被滤波信号的频率与滤波器的平均滤波时间或下限频率相近时滤波的效果很差；第二只有当滤波器的滤波时间与被滤波信号的周期相等时，才能完全滤除该与之对应的周期信号 (正弦信号)，即是说在抽样后的波形不是周期的整数倍，对此期间的波形的积分平均值不为零，对欲求得直流信号，即静态的重量信号构成误差 ；第三，在不增大抽样时间，= fT3欲通过增加抽样的次数来提高对干扰信号的滤除是没有效果的。

五、动态称重信号的特点本文讨论的动态称重信号主要是包括：动态轨道衡、动态汽车衡、检验秤和皮带秤的称重信号。这类被称物在称重过程中均是相对衡器的承载起有相对运动。除皮带秤外的三种动态衡器的称重信号非常相近。现以动态轨道衡的称重信号为例进行讨论。

轨道的不平顺是使机车车辆产生振动的主要根源。这些干扰振动构成称重信号中附加干扰力。

囊| · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·? ? ? ．．．： ：： I目}一TechnologyApplicatio~只有将其滤除才有可能测得车辆的静止重量。由于轨道不平顺是随机变化的，它所引起的干扰振动过程也是随机的。所以动态称重与静态称重在物理机理上是不同的。动态称重信号的处理是建立在随机倍号过程的基础上。对其测量结果的处理应服从于数理统计和概率论的规律。对车辆由于地面所引起的振动的描述，由于地面不平直的影响不是随时间变化而是距离的函数。为此采用“空间频率”，． 1／A(I／m)来代替频谱分析中的时间频率 llT(I／s或 Hz)来表示轨道不平顺的干扰函数，即功率谱密度 (如图4所示)。注意此时的横坐标不再以 “秒或Hz”为单位，而是以 “米或nl”为单位。而且在幅值相同的情况下 ，短 “空间波长”引起的振动加速度比长波引起的要大得多。

例如波长为 Im时引起的加速度比波长为 10m时所引起的加速度要大 100倍。干扰频谱激励机车的图 4图5频谱如图5所示，可见机车的主要自振频率在2Hz左右，且随车速增快其幅值也增大。

由于可引人一个这类动态称重所特有的概 l · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·· · · · · · · · · ·．： ： ． i●；?O：O?0：?070·?0：0O · ； 材刀 1Ii量 l啪 ：『l|兽 ●●●●●●●●●● ●●●●●●●●●一■r二■■■■，r■●'刀 ■●一
表 34．3 合成标准不确定度计算输入量 P与m彼此独立不相关，所以合成标准不确定度为：Uc(A =、／[c。 ]。+[c2u(m)r=16．29g4．4 合成标准不确定度的有效自由度— — ： 8o} !坚 j [ ㈦ J(尸) 。 (5 扩展不确定度的评定取置信概率p=95％，按有效自由度v．o=80，查t分布表得 kp=t~(80)=1．664，则扩展不确定度：(上接 9页)响，此时虽然产生的干扰力可能不算大，但是由此引起的干扰振幅要比高频率在相同干扰力下的振幅要大很多。对机车的安全可能产生危害。

六、结束语本文主要想提醒读者注意，在研究工作中对事物的基本规律是不能违背的。否则不但事倍功半，而且找不到解决问题的原因。特别是一些初参加工作的学生，往往注重技巧，而忽视基础知识。正如无论设计多巧妙，也不可能设计出永动机。另外对研究的对象要有深人的了解，对运动遵■ 酝 惠