第
30
卷第
2
期
2003
年
北京化工大学学报
Vo
1.
30.
No.2
2003
JOURNAL
OF
BEIJING
UNlVERSITY
OF
CHEMICAL
TECHNOLOGY
提高称重精度的一种新滤波方法
吕新明
王伟明
(北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所,北京
100029)
摘
要:提出了→种用自适应数字滤波来提高称重精度的方法。自适应滤波法实时性好,滤波效果也比较理想。
为了将这种滤波方法用于称重过程之中,先设计了一种称量装置,然后通过理论分析证明了这种方法的可行性,最
后用实验结果说明了自适应滤波法对于消除大的噪声、提高称重精度的有效性。
关键词
E
称重传感器;噪声:自适应滤波
中固分类号:
TN713
称重给料系统是工业计量领域的重要组成部
分,在塑料、食品、化工等行业有着广泛的应用,其测
量精度直接影响着产品的质量。影响精度的误差
有:传感器转换误差
;A/D
转换误差和现场干扰误
差。随着传感器技术和电子技术的发展,前两种误
差可控制在
0.1%
以下,后一种误差会达到
7%-
8%
,主要由现场设备机械振动引起。设备振动传到
称量装置后,引起被称重物不停地上下振动,将噪声
"调制"在测量信号之中而引起误差。消除这种误差
主要依靠滤波来滤掉噪声。传统的模拟滤波法适用
场合有限。数字滤波法硬件成本低、算法灵活、适应
性广,得到越来越多的应用。最普通的数字滤波法
是取
N
个测量值平均数的移动平均法。
N
越大滤
波效果越好,但时滞也随之增大,故它不适于实时性
要求高的场合。另外还有
IIR
滤波器和
FIR
滤波
器
[1]
两者各有优缺点,在大噪声情况下,二者的滤
波效果不很理想。例如在单螺杆塑料挤出机上计量
加料量时,滤波前最大误差为
8.2%
,利用
FIR
滤波
后为1.
6%
,虽然精度大为提高,但仍不能满足需
要。为了能获得更高的精度和好的实时性,有必要
采用一种新的滤波方法。为此尝试了用自适应数字
滤波算法处理称重信号,得到较理想的效果。
1
噪声的产生根源以及自适应滤波可
行性分析
试验中的称重计量装置机械结构如图
1
所示。
收稿日期:
2002-07-22
第一作者:男
.1975
年生,硕士生
E-mail:
ming75629@163.com
传壁蛊
1
传感器
2
配重
图
1
称重装置的结构
Fig. 1 Structure of a weighting device
传感器为悬臂梁式称重传感器,它是依靠四个
应变片来工作的。应变片的布置方式及应变电桥的
接法如图
2(a)
、
(b)
所示。
U
为电桥激励电压,取
10
V
o
U
out
为电桥所输出的测量信号
(mV
级)
,它
乡
1
O
饲
R.
R
句
i
//.-1
1.
有
F
二→
R;
-TT
mg
(b)
U
图
2
(a)
称重传感器应变片的贴片方式
(b)
应变电桥连接方式
Fig.2
(a)
Arr
angement of strain foils of
the
weighting
sensor
(b)
Jointing means of
the
strain gage bridge