CN102937455A - 一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，包括运算放大器A1～A4和电阻R1～R10。本发明用于实现一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，具有电路简单、响应快速、无相位延迟的特点。

Description

一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法
技术领域
本发明属于机械诊断领域，尤其涉及一种诊断系统的一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法。
背景技术
现代的机械诊断系统采集信号的种类越来越多，速度越来越快，其抗干扰的最简单方法是平均值滤波方法，但纯数字的平均值滤波会引来相位延迟，平均个数越多，延迟越大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，用于诊断系统的数据采集第一级的抗干扰。
实现上述目的的技术方案是：一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，包括运算放大器A1～A4和电阻R1～R10；
所述的运算放大器A1的正向输入端连接参考地电平，所述的运算放大器A1的反向输入端与输入信号Vin之间串联电阻R1，所述的运算放大器A1的反向输入端与所述的运算放大器A1的输出端之间串联电阻R2，所述的运算放大器A1的输出端输出电压信号V1与所述的运算放大器A4的反向输入端之间串联电阻R3；
所述的运算放大器A2的正向输入端连接参考地电平，所述的运算放大器A2的反向输入端与输入信号Vin之间串联电阻R4，所述的运算放大器A2的反向输入端与所述的运算放大器A2的输出端之间串联电阻R5，所述的运算放大器A2的输出端输出电压信号V2与所述的运算放大器A4的反向输入端之间串联电阻R6；
所述的运算放大器A3的正向输入端连接参考地电平，所述的运算放大器A3的反向输入端与输入信号Vin之间串联电阻R7，所述的运算放大器A3的反向输入端与所述的运算放大器A3的输出端之间串联电阻R8，所述的运算放大器A3的输出端输出电压信号V3与所述的运算放大器A4的反向输入端之间串联电阻R9；
所述的运算放大器A4的正向输入端连接参考地电平，所述的运算放大器A4的反向输入端与所述的运算放大器A4的输出端之间串联电阻R10。
上述的电阻R1～R10的取值相等。
上述的运算放大器A1～A4是在同一集成电路上的4个运算放大器。
上述的运算放大器A1和上述的电阻R1、R2组成反向放大器，上述的运算放大器A1的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经上述的运算放大器A1的反相输入端电流等于0，上述的电阻R1、R2的电流和等于0，存在公式1：Vin/R1+V1/R2=0，上述的电阻R1、R2阻值相等，公式1转换成公式2：V1=－Vin。
上述的运算放大器A2和上述的电阻R4、R5组成反向放大器，上述的运算放大器A2的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经上述的运算放大器A2的反相输入端电流等于0，上述的电阻R4、R5的电流和等于0，存在公式3：Vin/R4+V1/R4=0，上述的电阻R4、R5阻值相等，公式3转换成公式4：V2=－Vin。
上述的运算放大器A3和上述的电阻R7、R8组成反向放大器，上述的运算放大器A3的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经上述的运算放大器A3的反相输入端电流等于0，上述的电阻R7、R8的电流和等于0，存在公式5：Vin/R7+V1/R8=0，上述的电阻R7、R8阻值相等，公式5转换成公式6：V3=－Vin。
上述的运算放大器A4和上述的电阻R3、R6、R9、R10组成加法器，上述的运算放大器A4的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经上述的运算放大器A4的反相输入端电流等于0，上述的电阻R3、R6、R9、R10的电流和等于0，存在公式7：V1/R3+V2/R6+V3/R9+Vout/R10=0，上述的电阻R3、R6、R9、R10阻值相等，公式7转换成公式8：
Vout=－V1+－V2+－V3=3Vin。
本发明的有益效果是：使用硬件资源，直接实现信号采集的平均值相加，方便了抗干扰滤波的实施手段，具有电路简单、响应快速、无相位延迟的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参照图1，图中给出了一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，运算放大器A1～A4采用LM064，电阻R1～R10取值1K；
运算放大器A1的正向输入端连接参考地电平，反向输入端与输入信号Vin之间串联电阻R1，反向输入端与输出端之间串联电阻R2，输出端输出电压信号V1与运算放大器A4的反向输入端之间串联电阻R3；
运算放大器A2的正向输入端连接参考地电平，反向输入端与输入信号Vin之间串联电阻R4，反向输入端与输出端之间串联电阻R5，输出端输出电压信号V2与运算放大器A4的反向输入端之间串联电阻R6；
运算放大器A3的正向输入端连接参考地电平，反向输入端与输入信号Vin之间串联电阻R7，反向输入端与输出端之间串联电阻R8，输出端输出电压信号V3与运算放大器A4的反向输入端之间串联电阻R9；
运算放大器A4的正向输入端连接参考地电平，反向输入端与输出端之间串联电阻R10。
运算放大器A1和电阻R1、R2组成反向放大器，运算放大器A1的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经反相输入端电流等于0，电阻R1、R2的电流和等于0，存在公式1：Vin/R1+V1/R2=0，电阻R1、R2阻值相等，公式1转换成公式2：V1=－Vin。
运算放大器A2和电阻R4、R5组成反向放大器，运算放大器A2的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经反相输入端电流等于0，电阻R4、R5的电流和等于0，存在公式3：Vin/R4+V1/R4=0，电阻R4、R5阻值相等，公式3转换成公式4：V2=－Vin。
运算放大器A3和电阻R7、R8组成反向放大器，运算放大器A3的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经反相输入端电流等于0，电阻R7、R8的电流和等于0，存在公式5：Vin/R7+V1/R8=0，电阻R7、R8阻值相等，公式5转换成公式6：V3=－Vin。
运算放大器A4和电阻R3、R6、R9、R10组成加法器，运算放大器A4的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经反相输入端电流等于0，电阻R3、R6、R9、R10的电流和等于0，存在公式7：V1/R3+V2/R6+V3/R9+Vout/R10=0，电阻R3、R6、R9、R10阻值相等，公式7转换成公式8：
Vout=－V1+－V2+－V3=3Vin。
本发明的原理是：利用运算放大器作为多路加法器，直接计算同一采样信号的和，达到了平均值滤波的效果，方便了抗干扰滤波的实施手段，具有电路简单、响应快速、无相位延迟的特点。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，其特征在于，包括运算放大器A1～A4和电阻R1～R10；
所述的运算放大器A1的正向输入端连接参考地电平，所述的运算放大器A1的反向输入端与输入信号Vin之间串联电阻R1，所述的运算放大器A1的反向输入端与所述的运算放大器A1的输出端之间串联电阻R2，所述的运算放大器A1的输出端输出电压信号V1与所述的运算放大器A4的反向输入端之间串联电阻R3；
所述的运算放大器A2的正向输入端连接参考地电平，所述的运算放大器A2的反向输入端与输入信号Vin之间串联电阻R4，所述的运算放大器A2的反向输入端与所述的运算放大器A2的输出端之间串联电阻R5，所述的运算放大器A2的输出端输出电压信号V2与所述的运算放大器A4的反向输入端之间串联电阻R6；
所述的运算放大器A3的正向输入端连接参考地电平，所述的运算放大器A3的反向输入端与输入信号Vin之间串联电阻R7，所述的运算放大器A3的反向输入端与所述的运算放大器A3的输出端之间串联电阻R8，所述的运算放大器A3的输出端输出电压信号V3与所述的运算放大器A4的反向输入端之间串联电阻R9；
所述的运算放大器A4的正向输入端连接参考地电平，所述的运算放大器A4的反向输入端与所述的运算放大器A4的输出端之间串联电阻R10。
2.根据权利要求1所述的一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，其特征在于，所述的电阻R1～R10的取值相等。
3.根据权利要求1所述的一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，其特征在于，所述的运算放大器A1～A4是在同一集成电路上的4个运算放大器。
4.根据权利要求1所述的一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，其特征在于，所述的运算放大器A1和所述的电阻R1、R2组成反向放大器，所述的运算放大器A1的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经所述的运算放大器A1的反相输入端电流等于0，所述的电阻R1、R2的电流和等于0，存在公式1：Vin/R1+V1/R2=0，所述的电阻R1、R2阻值相等，公式1转换成公式2：V1=－Vin。
5.根据权利要求1所述的一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，其特征在于，所述的运算放大器A2和所述的电阻R4、R5组成反向放大器，所述的运算放大器A2的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经所述的运算放大器A2的反相输入端电流等于0，所述的电阻R4、R5的电流和等于0，存在公式3：Vin/R4+V1/R4=0，所述的电阻R4、R5阻值相等，公式3转换成公式4：V2=－Vin。
6.根据权利要求1所述的一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，其特征在于，所述的运算放大器A3和所述的电阻R7、R8组成反向放大器，所述的运算放大器A3的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经所述的运算放大器A3的反相输入端电流等于0，所述的电阻R7、R8的电流和等于0，存在公式5：Vin/R7+V1/R8=0，所述的电阻R7、R8阻值相等，公式5转换成公式6：V3=－Vin。
7.根据权利要求1所述的一种无相位延迟的平均值噪声滤除方法，其特征在于，所述的运算放大器A4和所述的电阻R3、R6、R9、R10组成加法器，所述的运算放大器A4的正、反相输入端的电平相等，且为参考地电平，流经所述的运算放大器A4的反相输入端电流等于0，所述的电阻R3、R6、R9、R10的电流和等于0，存在公式7：V1/R3+V2/R6+V3/R9+Vout/R10=0，所述的电阻R3、R6、R9、R10阻值相等，公式7转换成公式8：
Vout=－V1+－V2+－V3=3Vin。
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