滤波操作时滤波器参数的选择

发表时间:2020/5/20   来源:《中国西部科技》2020年第6期   作者:陶福君
[导读] 高铁事业经过十年的蓬勃发展,行业逐渐趋于成熟与稳定
1摘要
        高铁事业经过十年的蓬勃发展,行业逐渐趋于成熟与稳定,对于行业技术深入发展提出了更高的要求,而技术的发展需要试验测试数据的支持与验证,两者相辅相成。基于实验测试方面考虑,数据分析的对于技术的发展具有很大的支持作用。优良精准的数据处理分析方法可挖掘实验数据的价值,为设计提供更加精准的数据支撑。数据处理过程操作中经常使用的操作为滤波操作,以便去掉无关紧要的干扰信号,而滤波参数的选择对于滤波效果起到至关重要的决定作用。
2关键词
        滤波器、波纹、幅值、振动、数据处理分析、参数
3正文
        滤波器在数据处理过程中是被广泛使用的,而滤波器的选择的好坏,直接影响到数据处理后的结果准确度,如幅值、频率等。滤波器主要功能在嘈杂的原始数据中去掉干扰信号或分析者不关心的数据,从而得到分析者真正关切的数据问,滤波参数的选择将对结果产生意想不到的影响。滤波器的选择同时具有一般性的原则,特殊性原则,需要根据具体问题具体分析。下面将线路实测数据处理,说明滤波参数选择的重要性及一般性原则。
        人们对于振动比较敏感,不同的频率的振动人的感觉也不一样,乘客的舒适度受振动影响明显。选取线路实测振动数据分析,具有实际指导意义。为便于对比分析,下面描述设计2个滤波器,组合对比,同时为考虑高低频滤波情况,采用带通滤波的方式进行。
        为考察过渡带宽,所以设置相同的衰减。使用巴特沃斯带通滤波器,滤波阶数选择常规6阶和4阶,波纹控制为0.01、0.001两个精度。频率选择范围也是轨交常用频率分析范围3Hz~8Hz、0.5Hz~10Hz。
以下的讨论是基于幅值、过渡带、频率讨论的滤波器的选择,由于相位在振动用于舒适度与平稳性等评价时,属于不关心的参数,不做讨论。
3.1滤波器参数设计
        采用低通滤波器和高通滤波器组合的形式进行滤波
 3Hz-8Hz滤波器

       


        2. 滤波结果
        (1)采用编号为1的滤波器进行滤波,滤波结果如下:
       
        图(1)
        从4Hz开始就出现3-8Hz滤波的幅值大于0.5-10Hz幅值,尤其在6Hz成分以及7Hz成分上更明显。
        (2)采用编号为2的滤波器进行滤波,滤波结果如下:

        图(2)
        在2.7Hz频率上,3Hz-8Hz的幅值大于0.5Hz-10Hz的幅值,其他频率成分为0.5Hz-10Hz略大。
        (3)3Hz高通滤波器采用1号滤波器,其他频率采用2号滤波器
       
        图(3)
        从图(1)到图(6)可以看出,第三组滤波器的效果最好。
1.波纹值越严格,幅值误差越小,幅值越接近真实值。
2.同时还需要考虑滤波器的过渡带,第二组滤波器,3Hz高通滤波器的过渡带为1-2.5Hz,未能滤掉2.5Hz-3Hz的频率成分,并对其进行了放大,第三组的3Hz滤波器,2.8Hz以下的频率成分得到衰减。
       
       
 结论
        若对幅值的要求较高,需要设定较为严格的波纹值,并且要综合考虑滤波器的过渡带。
        在滤波时选择的滤波纹波衰减及滤波阶数不一致也会导致滤波后,纹波及阶数的影响比较隐蔽,需要多加关注。纹波及阶数的不同,滤波后的峰值或大或小。
4结束语
        数据分析滤波器参数选择,应根据实际需求选择不同参数,结果可能出现或大或小的区别,需要分析人员取甄别选择。
       
作者简介:作者姓名:陶福君(1982年出生)、性别:男,民族:汉族,籍贯:山东临沂,现供职单位:青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司,学历:本科  职称:高级工程师,研究方向:滤波器参数选择。
       
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