超聲波液位計基于DSP的探討 二十七
5．2數(shù)字濾波器
從噪聲信號中提取信息可以采用模擬濾波或是數(shù)字濾波，模擬濾波應(yīng)用于AD轉(zhuǎn)換之前，數(shù)字濾波應(yīng)用于AD轉(zhuǎn)換以后。模擬濾波器只能采用硬件的方式來實現(xiàn)，其元件是R，L，C以及運算放大器，數(shù)字濾波器既可以采用硬件(延遲器，乘法器以及加法器)方式實現(xiàn)，也可以采用軟件的方法實現(xiàn)，軟件上即是相當于線性卷積的程序。總體來說，數(shù)字濾波器在設(shè)計和實現(xiàn)上都比模擬濾波器更加靈活。因此，本課題中選擇的是數(shù)字濾波器的方法來實現(xiàn)信號濾波。數(shù)字濾波器根據(jù)沖激響應(yīng)函數(shù)在時域中的特性，可以分為FIR(有限沖激響應(yīng))和IIR(無限沖激響應(yīng))兩種。相比較而言，FIR濾波器系統(tǒng)要達到相同的選擇性波后的輸出Y(n)，輸出Y(n)與x(n)相比缺少了某一特定頻率的信號。
5．2．1FIR濾波器
本課題采用一個有限沖激響應(yīng)(Finitelmpul se Response，FIR)濾波器，該濾波器其單位采樣響應(yīng)將持續(xù)一段有限的時間。從微分方程可以看出FIR濾波器沒有帶反饋環(huán)節(jié)，所以是一個非常平穩(wěn)濾波器。FIR濾波器將具有線性相位或者固定的群延遲，適用于不允許發(fā)生相位失真的應(yīng)用，缺點是對于特定的頻率響應(yīng)通常需要大量的系數(shù)，對于數(shù)據(jù)處理器的計算能力要求很高。
通過該方程求得的濾波器系數(shù)需要截斷，由信號處理理論知道，直接的截取其中的一部分將會在時間域內(nèi)產(chǎn)生嚴重的吉布斯失真現(xiàn)象，為了緩解吉布斯失真現(xiàn)象帶來的影響，需要采用相應(yīng)的截斷窗來選取濾波器系數(shù)。
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