|
经传感器转换和放大后的电信号，由于测量现场的电磁干扰，传感器本身以及放大电路等的影响，往往含有多种频率成分的噪声信号，严重情况下，这种噪声信号会淹没代提取的有用信号，造成系统无法获取被测信号。在这种情况下，需采取滤波措施，将不需要的杂散信号抑制掉，使系统的信噪比（S/N）增加，完成这种功能的电路称为滤波电路，或将具有这一功能的组件称为滤波器。 滤波器的作用是选出有用的频率信号，抑制杂散的无用频率信号，使一定频率范围内的信号通过，衰减很少（使用有源滤波器还可使信号放大），而在此频率范围外的信号衰减很大，从而提高系统的信噪比。通常称可以通过的频率范围为通带，不能通过的频率范围为阻带，通带与阻带的界限频率为截至频率，其频率特性用Q值来衡量，Q值越高，即灵敏度越高，频率选择特性越好，通带越窄。其中  ，Q为品质因数，f0为固有频率，B为频带宽度。按滤波器是否使用有源器件（放大器）来分，可分为无源滤波器和有源滤波器两大类。 本文来自www.eadianqi.com （1）无源滤波器 无源滤波器是指用无源器件如电感（L）、电容（C）和电阻（R）组成的滤波电路，如图8即为一最简单的RC低通滤波器电路，其传递函数为  |它随输入信号频率的增高而幅值呈下降趋势。 （2）有源滤波器 有源滤波器是指利用放大器、电阻和电容等组成的滤波电路，在低频（＜＝1MHz中使用，比无源滤波器有更优越的性能。 由于滤波器的频率选择电路，只允许通过带内的频率通过，因而按通带来分，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻和全通五类。 ① 低通滤波器 低通滤波器的功能是：让直流到指定截至频率的低频分量顺利通过，而使高频分量受到很大的衰减，理想的低通滤波器的幅频特性如下图（a），其中ωc为截止频率；但这种幅频特性实际上是无法实现的，下图（c）为实际的一种低通滤波器的幅频特性，该低通滤波器的通带为0≤ω≤ωc。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有  ② 高通滤波器 高通滤波器的功能是：让高于指定频率  的频率分量顺利通过，而使自直流到指定阻带频率  的频率分量受到衰减；同样，与低通滤波器的情况类似，没有理想的幅频呈跃式的高频滤波器下图（b）为某一实际的高通滤波器的幅频特性曲线。理论上来讲，高通滤波器在ω=∞处也应是通带，但实际上由于寄生参数的影响以及有源器件带宽的限制，当频率增高到一定值，幅值也将下降。 ③ 带通滤波器 带通滤波器的功能是：让有限带宽（  ）内的频率分量顺利通过，而且此频率范围处的其他频率分量衰减如下图。带通滤波器有两个阻带，一般并不要求上下两个阻带衰减特性相同，既可以不对称，不过一般对称的带通滤波器较易设计。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有  ④ 带阻滤波器 带阻滤波器的作用是：抑制某个频率范围的频率分量，使其衰减，而让此频率带外的频率分量顺利通过，幅频特性对称的带阻滤波器因而也被称为“陷波”器。  |