怎样在LabVIEW中过滤加速度计噪声

步骤1：代码

常规概述

我提供的代码是基于以前的项目构建的。您可能已经注意到有两个循环结构。第一个是我所说的“数据获取循环” ，它实际上是从芯片组中尽快读取数据的。我将第二个循环称为“计算循环” 。该循环处理我们想要对数据进行的任何计算。我将数据采集操作与数据计算分开的原因是为了提高性能。 LabVIEW足够聪明，可以在每个循环中编译代码，因此它可以在处理器的单独内核上运行。

为了在两个循环之间传输数据，我使用了局部变量。每次计算循环迭代时，它都会从“ XYZ校准值” 变量中读取数据。

对于这个特定项目，我包括了两个数据图。一个显示原始数据，而另一个显示过滤的数据。这些图是确定我们的过滤效果的好工具。不幸的是，如果计算循环快速迭代，则数据绘制错误。因此必须包含一个延时来限制循环速率。

过滤SubVI概述

该项目中的所有过滤均在自定义子VI中完成。该子VI有助于使代码保持整洁和易于理解。在subVI内部，使用了两种类型的过滤方法。第一个是简单的平均，第二个是低通巴特沃斯滤波。每种过滤方法都有一个On/Off选择开关。开关打开时，它会吐出已过滤的数据。当开关关闭时，它会吐出未经过滤的原始数据。

使用平均值进行过滤

如果您从上一个项目中回想起，原始数据输入将更新得如此之快，以至于难以阅读。为了解决这个问题，我们希望对几个数据点取平均值（取平均值）并显示该值。如果我们平均正确数量的数据点，数据将以可读的速率显示。为此，我使用了“平均值PtByPt.vi” 。如果您对它的工作方式感到好奇，这里有一些更多信息。

使用低通滤波器进行过滤

在先前的说明中可能遇到的另一个问题是数据的不稳定跳变。这可能是由于外部振动或手的晃动。要摆脱这种情况，您可以使用低通滤波器。从本质上讲，低通滤波器可以消除数据点之间的突变。我在此项目中使用的特定低通滤波器是“ Butterworth滤波器PtByPt.vi” 。如果您对此.vi的工作方式感到好奇，请查看其文档。注意，该VI可配置为4种不同类型的滤波器（低通，高通，带通或带阻）。我们只关心低通滤波，因此“ high cuttof freq：fh” 端子保持未连接状态。

步骤2：设置过滤器控件

为了获得良好的过滤结果，您必须了解如何正确设置其参数和操作程序。首先，重要的是要注意，我们在该VI中使用了两个循环。第一个循环更新“数据采集面板” ，第二个循环更新“数据计算面板” 。每个循环都有自己独立的停止按钮，因此要停止整个VI，您必须一个接一个地按下两个停止按钮。

数据图

在“数据计算”面板上，您可以看到有两个数据图。一个在过滤之前显示原始数据，另一个在过滤之后显示数据。通过比较两个图，我们可以看到我们的过滤器产生的效果。数据绘图会在接收到数据时连续绘图。您可以使用“数字绘图点” 控件来控制每个绘图中显示的数据点数。这实际上使您可以按此处所示放大或缩小图。

设置平均参数

接下来，我们将研究仅数据点平均如何影响我们的滤波信号。因此，对于此部分，低通滤波器将被禁用。开始始终如一地摇晃加速度计，以产生一些要过滤的噪声。现在尝试启用/禁用平均滤波器以查看其效果。计算数据点的数量，直到获得所需的结果。我发现3个数据点在没有太多延迟的情况下提供了足够好的结果。

设置低通滤波器参数

接下来，我们将研究低通滤波器如何影响我们的结果。因此，对于这一部分，平均滤波器将被禁用。再次，开始持续摇晃加速度计，以产生一些噪声来校准滤波器。尝试启用/禁用低通滤波器以查看其效果。计算数据点的数量，直到获得所需的结果。

默认情况下，低通滤波器的截止频率设置为10 Hz，滤波阶数为1。这是每个参数的摘要。

低频截止频率：滤波器截止频率决定了将去除数据中噪声的频率（10Hz截止频率将滤除大于10 Hz的噪声）。

滤波顺序：滤波顺序控制着我们的低通滤波器在消除高于截止频率的噪声方面的积极程度。较高的滤波阶数将使噪声更加平滑。这很好，但更高的滤波阶数也会在截止频率的边缘流血更多，我们可能希望单独留下的平滑数据。

要更新任何一个低通滤波器参数，必须按下并释放“更新过滤器参数” 按钮。之后，您应该查看新参数如何影响您的结果。

循环率过滤器参数

根据计算机的速度以及COM端口的延迟设置，数据采集和计算循环将每秒迭代一定次数。无论出于何种原因，National Instruments提供的低通巴特沃斯滤波器VI都需要大致了解循环的迭代频率。如果您未提供接近实际环路速率的值，则低通滤波器的性能将会降低，如下所示。因此，要正确设置“在过滤器VI循环速率（Hz）时猜测” 参数，请运行VI并查看近似的循环速率；然后只需插入该值即可。

注意：请勿修改代码，以使实际的环路速率值输入到Filter的Loop rate参数中。这将在每次循环迭代时更新过滤器，从而导致其发生故障。

几乎总结了如何调整过滤器设置。要使过滤器适合您的确切应用程序，就需要调整所有值以使其协同工作。实验一下，看看最适合您的！