文中介紹應用數字濾波方法提高磁致伸縮位移傳感器測量準確度的方法，提出用窗函數設計數字濾波器的方 法，通過試驗數據分析表明。磁致伸縮式位移傳感器是一種利用在金屬中傳 播的機械彈性波，把位移變換成其傳播時間，檢測 被測物位移的傳感器。它通過測量發出的電流脈沖與回波脈沖信號之間的時間差，再根據聲波的 傳遞速度獲得準確的位置值[I]。通常，在測量過程 中有噪聲混入，而由于磁致伸縮式位移傳感器本身具有高精度，為實現高的測量準確度，對噪聲進行處理。
1 輸出信號的特點
傳感器磁環與測桿相對靜止時，輸出信號仍有 相對與其測量精度而言影響很大的擾動，這是由于 波導管內電流脈沖和應變脈沖的影響（有時強度可 以達到滿量程的0.2%),以及系統的雜散噪聲。 在動態測量時，也有類似的現象。這一類噪聲干擾 相對于測量信號而言具有較高的頻率。因此，可以考慮用FIR低通數字濾波器來濾除噪聲干擾，提 高傳感器使用準確度。
2 FIR低通數字濾波器的設計
數字濾波器有IIR (無限沖激響應濾波器）和FIR (有限沖激響應濾波器）之分，考慮到系統的 穩定性，線性相位的實現以及有利于提高運算效率 等因素，選用FIR數字濾波器。FIR低通數字濾波器的設計方法是建立在對理想濾波器頻率性作某種近似的基礎上的。這些方法 有窗函數法、頻率抽樣法及一致逼近法。在此采用窗函數法。設計原理假設理想的低通濾波器頻率響應為Hd(產），要求設計一個FIR濾波器頻率響應。但設計是在時域進行的，因而先由凡（產）的傅立葉反變換導出加(n),要用有限長的h(n)來逼近無限長的hd(n),有效的方法是用一個有限長度的窗口函數序列w(n)來截取hd (n)按照復卷積公式，在時域是相乘，則頻域上是周期 性卷積關系因而H (e"")逼近凡 (t!") 的好壞，取決與 窗函數的頻率特性 W(產）。
窗函數的選擇凱塞(Kaiser)窗函數可以通 過參數的控制來改變窗函數的主瓣寬度和旁瓣衰減，是一個靈活的性能良好的窗函數。因此本設計 采用凱塞窗函數。其中類變形零階貝塞爾函數， N是濾波器階數，p是窗函數的形狀的參數，可以的經驗公式計算得到其中的阻帶衰減(dB), L:::,,.w是最小過渡帶 寬。窗函數w(n)選定后，用w(n)截斷hd(n)得到h(n) 平移使h(n)h (n)是以n 為對稱的， 具有線性相位，頻譜逼近理想低通濾波器的hd (n)。 這樣用有限長h(n)代替無限長hd (n) 即可實現低通濾波。
3 試驗驗證明
在設計程序時， 用求和代替積分， 對零階變形貝塞爾函數采用無窮級數表示這個無窮級數可用有限項級數去近似，項數多少由 要求精度來確定。離散信號x(n)經過數字濾波器h(n),得到的響應為y(n),則y(n)=x(n)*h(n),y(n)即為經 濾波平滑后的輸出信號。h(n)的求解和卷積運算由C語言編程以軟件形式實現。通過用磁致伸縮式位移傳感器測量液位的試驗， 由計算機通過12位A心采集卡進行采樣， 然后對所得數據進行濾波， 加濾波器后， 測量結果的 波動明顯減小。通過試驗表明， 此濾波器方法， 能明顯提高磁致伸縮式位移傳感器的使用準確度。 對于不同性質的測試需求， 調整窗函數的參數可達到要 求。 如果使用專門DSP硬件系統， 則能大大提高 數據處理速度， 實現實時處理。
