CSM 数采采样率及滤波问题

1. 采样率

CSM的ADMM、THMM、PTMM等模块的产品文档中都列出了两种采样速率，本文档以ADMM8 pro为例进行解释。图 1为 ADMM 8 pro 产品文档中列出的采样率，第一种为 Internal sample rate,该采样率称为内部采样率；另一种为 Measurement data rate，该采样率称为测量速率。

 

图 1

 

内部采样率为数采设备对输入的模拟量信号采样频率。如图 2，连续的模拟量信号在通过采样后以离散信号的方式作为结果。

图 2

该采样结果在数采中会经过 AD 转换、软件滤波等过程后通过 MCU 组织为 CAN 报文发送到总线中。最终的信号数值通过 CAN 总线发送时的周期即为测量周期（即 CAN 报文发送周期）。

2.滤波

 

CSM 的ADMM、THMM、PTMM 等模块的产品文档滤波方式也同样分为两种，本文档以 ADMM 8 pro 为例进行解释。一种为 HW input filter 即硬件滤波，另一种为软件滤波 SW input filter。

 

图 3 两种滤波方式

硬件滤波为设备固有特性是无法通过设置更改的，该滤波方式通过硬件设备的电容、电杆等电子元器件完成，为低通滤波器。理论上讲原始的被采用信号的带宽是无限的，但实际上其中大量的高频信号属于噪声或者无效信号，同时由于 AD 转换器所能处理的信号带宽是有限的，因此为了采集特定频率内的信号需要进行低通滤波。滤波后的模拟量会经过 AD 转换器转化为数字量信号。其处理流程见图 4.

 

图 4 信号处理过程

通过 AD 转换后的数字信号为离散信号，该信号可以通过数采设备中的 MCU 进行数字滤波处理。该滤波过程由于是通过处理器的软件算法实现因而称为软件滤波，软件滤波的截至频率/周期可在配置软件 CSMconfig 中对设备进行设置。

 

图 5 软件滤波设置

软件滤波分为两种方法，一类为平均滤波法，另一类为Butterworth 滤波法。平均滤波以 10ms average 为例，即将 10ms 内通过内部采样（10kHz）得到的 100 个点求平均值，然后按照测量频率以 CAN 报文发送到总线上。

 

 

图 6 Butterworth 滤波器副频响应特性

Butterworth 滤波器副频响应特性图见图 6。该滤波器主要特性为截至频率，超过截止频率的部分将被滤除（振幅衰减以抑制高频部分）。通过配置软件的设置可以仅获取所需要的特定频率以内的信号。

 

注：文章来源于Vector China。