如何滤除方波中的干扰信号？

只看该作者 · 2011-2-16 11:53

我做的是微弱光电检测电路，光电传感器接收红外发射管发出的20KHZ方波信号，将接受到的信号放大然后送入AD获取信号的大小，但信号中包含了很多不同斌率和幅值的干扰信号，特别是在太阳和日光灯下干扰很严重，我想把这些干扰信号滤除调，先前采用了在放大器之后接二阶滤波器的方法，但发现方波通过滤波器之后发生了畸变，滤波器滤波效果越好，波形畸变越严重，分析原因是方波是由基波和很多阶次的谐波组合而成的，通过滤波器之后部分谐波被滤除了，从而方波放生了畸变，我试了很多种方法，都没能解决这个问题，我想请教一下各位高手有没有什么方波能够解决这个问题的呢，本人在此表以万分的感谢！

2万 · 2011-2-16 12:42

如果干扰未致方波彻底变得“面目全非”的话，用比较器做史密特整形（需要适当的选择上下门限）。

只看该作者 · 2011-2-16 12:46

不能用斯密特吧、

因为虽然是方波，但是AD要采集方波的幅值的。

试试在放大器之前先做一个RC滤波，频率设到200k左右？然后再放大。

只看该作者 · 2011-2-16 12:47

如果用施密特整形的话信号的幅值就发生改变了，我是要检测反射回来的红外光信号的强弱，而且不是检测逻辑电平，如果只是逻辑电平那就好办了.

2万 · 2011-2-16 13:21

本帖最后由 HWM 于 2011-2-16 13:28 编辑

to 4L：

哦，我没说清楚....

采用整形后的信号选择输入，在选择范围内求平均。当然，ADC的采样频率可能高些。

其实都可以完全采用软件实现，输入数值按门限分两组，各组求平均即可。

只看该作者 · 2011-2-16 14:07

HWM麻烦你再说清楚一点可以吗，我还是不太理解你说的方法？

只看该作者 · 2011-2-16 14:10

2万 · 2011-2-16 16:19

to 6L：

方法非常简单。在能够分清信号高低的前提下（如此可设定门槛），将其分类（即高和低两类）。然后对两类数据分别求平均值，此便就是“方波”的高低值（平均值意义下）。

但如果都不能分清高低了，则已经不再是“方波”了，故基本无法用简单的手段处理。

1万 · 2011-2-16 17:48

具体问题具体分析。也许可以先硬件滤波、后面软件处理。

只看该作者 · 2011-2-17 07:57

考虑一下方波幅值与基波幅值的关系。

1万 · 2011-2-17 08:06

20KHZ方波信号的干扰

RC+反向器
关键的问题在于RC取值滤波电路里面有详解

只看该作者 · 2011-2-17 08:59

8楼HWM的的方法我也想过，但是方波畸变很严重，虽然能够分得出高低电平，但是我怕分类许平均值的方法得到的值误差很大，我这是做一个医疗检测仪器的部分电路，如果误差大的话那产品的性能就严重下降，那么产品也就失去的竞争力，另外20KHZ也要就采样频率要非常高，这对单片机和AD都是一个很高要求，除非要用高速单片机和AD否侧难以胜任，这样一来成本和功耗就上去了。

只看该作者 · 2011-2-17 09:55

其实最好的方法就是软件算法滤波，我说一种简单的。

中值滤波：
采样，分高低电平分别处理，假设你在高电平采样10次，将这10个数降序或升序排列，方法不用我说了吧。冒泡法。把最小和最大的几个数去掉，将其他数平均就行了。

2万 · 2011-2-17 12:32

to 12L：

你原来的方案也基本是20KHz采样，所以ADC的负担变化不大。取平均不是单个周期，而是所有同类（高低分类）数据一起平均（有相应的平滑递推算法）。问题不在此，主要还在你所谓的干扰不一定是零期望值的噪声，可能会有直流干扰成分（如光照）。因此，彻底解决之道是抛弃模拟传输，改为数字编码方式。这方面的红外传输协议已经非常成熟。

只看该作者 · 2011-2-17 15:29

to HWM:

实际的情况和你说的有些相似，在日光灯和阳光下，信号的幅值发生了很大的变化，即幅值增大了很多，这些干扰信号中包含了直流成分和各个阶次的高低频干扰谐波，直流成分可以用一个很低截止频率的一阶滤波器去掉，但是那些干扰谐波就很难滤除了，因为他们的频率范围很宽，而且我的发光二极管发送的是方波信号，接收到的也是方波信号，方波信号通过滤波器又发生畸变，所以一直想不到用啥方法排除这些干扰谐波的影响，至于你说的用数字编码方式我倒是没有想过，这好像是用于数字信号传输而已啊，而我这是检测红外信号的强弱，至于用你说的方法能否去除这些干扰谐波的影响我还不太清楚，还望你能够就你的观点做更深入的讲解~~

2万 · 2011-2-17 17:51

re 15：

我认为应该相反。对于直流为零的叠加干扰处理起来相对容易，求平均值即可。但对于含直流的干扰，直流部分低通是不奏效的，所以更为麻烦。不知你所说的“很低截止频率的一阶滤波器”是过滤什么信号，若是那个“方波”，自然方波会被你过滤得不成样子。

如果直流叠加干扰是可以消除的话，我认为采用“分类求平均”的方法最简单且有效，只要干扰的信号期望值（平均值）为零。它的频率范围没有太大关系，只要采样频率与此频无关即可，通常都是无关的。

只看该作者 · 2011-2-18 08:36

我在放大电路之后接了个截止频率为10HZ的一阶高通滤波器来抑制直流信号，昨天做了了下试验，给光电传感器添加干扰信号，然后用示波器观察一阶滤波器前后级信号的变化，发现在干扰信号下，信号在经过一阶滤波器之前幅值增大了不少，在经过了滤波器之后幅值却没有变化，这说明一阶滤波器对直流部分的抑制作用效果明显，然而干扰中的谐波干扰却没能去除掉，如果采用硬件方法无法滤除的话，最后我只能采用软件方法试试看了，HWM的“分类求平均值”的方法好像还不错，改天有时间再试一下看~~~