步驟1：代碼

常規(guī)概述

我提供的代碼是基于以前的項(xiàng)目構(gòu)建的。您可能已經(jīng)注意到有兩個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)。第一個(gè)是我所說(shuō)的“數(shù)據(jù)獲取循環(huán)” ，它實(shí)際上是從芯片組中盡快讀取數(shù)據(jù)的。我將第二個(gè)循環(huán)稱(chēng)為“計(jì)算循環(huán)” 。該循環(huán)處理我們想要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的任何計(jì)算。我將數(shù)據(jù)采集操作與數(shù)據(jù)計(jì)算分開(kāi)的原因是為了提高性能。 LabVIEW足夠聰明，可以在每個(gè)循環(huán)中編譯代碼，因此它可以在處理器的單獨(dú)內(nèi)核上運(yùn)行。

為了在兩個(gè)循環(huán)之間傳輸數(shù)據(jù)，我使用了局部變量。每次計(jì)算循環(huán)迭代時(shí)，它都會(huì)從“ XYZ校準(zhǔn)值” 變量中讀取數(shù)據(jù)。

對(duì)于這個(gè)特定項(xiàng)目，我包括了兩個(gè)數(shù)據(jù)圖。一個(gè)顯示原始數(shù)據(jù)，而另一個(gè)顯示過(guò)濾的數(shù)據(jù)。這些圖是確定我們的過(guò)濾效果的好工具。不幸的是，如果計(jì)算循環(huán)快速迭代，則數(shù)據(jù)繪制錯(cuò)誤。因此必須包含一個(gè)延時(shí)來(lái)限制循環(huán)速率。

過(guò)濾SubVI概述

該項(xiàng)目中的所有過(guò)濾均在自定義子VI中完成。該子VI有助于使代碼保持整潔和易于理解。在subVI內(nèi)部，使用了兩種類(lèi)型的過(guò)濾方法。第一個(gè)是簡(jiǎn)單的平均，第二個(gè)是低通巴特沃斯濾波。每種過(guò)濾方法都有一個(gè)On/Off選擇開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，它會(huì)吐出已過(guò)濾的數(shù)據(jù)。當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，它會(huì)吐出未經(jīng)過(guò)濾的原始數(shù)據(jù)。

使用平均值進(jìn)行過(guò)濾

如果您從上一個(gè)項(xiàng)目中回想起，原始數(shù)據(jù)輸入將更新得如此之快，以至于難以閱讀。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們希望對(duì)幾個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)取平均值（取平均值）并顯示該值。如果我們平均正確數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)將以可讀的速率顯示。為此，我使用了“平均值PtByPt.vi” 。如果您對(duì)它的工作方式感到好奇，這里有一些更多信息。

使用低通濾波器進(jìn)行過(guò)濾

在先前的說(shuō)明中可能遇到的另一個(gè)問(wèn)題是數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定跳變。這可能是由于外部振動(dòng)或手的晃動(dòng)。要擺脫這種情況，您可以使用低通濾波器。從本質(zhì)上講，低通濾波器可以消除數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的突變。我在此項(xiàng)目中使用的特定低通濾波器是“ Butterworth濾波器PtByPt.vi” 。如果您對(duì)此.vi的工作方式感到好奇，請(qǐng)查看其文檔。注意，該VI可配置為4種不同類(lèi)型的濾波器（低通，高通，帶通或帶阻）。我們只關(guān)心低通濾波，因此“ high cuttof freq：fh” 端子保持未連接狀態(tài)。

步驟2：設(shè)置過(guò)濾器控件

為了獲得良好的過(guò)濾結(jié)果，您必須了解如何正確設(shè)置其參數(shù)和操作程序。首先，重要的是要注意，我們?cè)谠揤I中使用了兩個(gè)循環(huán)。第一個(gè)循環(huán)更新“數(shù)據(jù)采集面板” ，第二個(gè)循環(huán)更新“數(shù)據(jù)計(jì)算面板” 。每個(gè)循環(huán)都有自己獨(dú)立的停止按鈕，因此要停止整個(gè)VI，您必須一個(gè)接一個(gè)地按下兩個(gè)停止按鈕。

數(shù)據(jù)圖

在“數(shù)據(jù)計(jì)算”面板上，您可以看到有兩個(gè)數(shù)據(jù)圖。一個(gè)在過(guò)濾之前顯示原始數(shù)據(jù)，另一個(gè)在過(guò)濾之后顯示數(shù)據(jù)。通過(guò)比較兩個(gè)圖，我們可以看到我們的過(guò)濾器產(chǎn)生的效果。數(shù)據(jù)繪圖會(huì)在接收到數(shù)據(jù)時(shí)連續(xù)繪圖。您可以使用“數(shù)字繪圖點(diǎn)” 控件來(lái)控制每個(gè)繪圖中顯示的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。這實(shí)際上使您可以按此處所示放大或縮小圖。

設(shè)置平均參數(shù)

接下來(lái)，我們將研究?jī)H數(shù)據(jù)點(diǎn)平均如何影響我們的濾波信號(hào)。因此，對(duì)于此部分，低通濾波器將被禁用。開(kāi)始始終如一地?fù)u晃加速度計(jì)，以產(chǎn)生一些要過(guò)濾的噪聲。現(xiàn)在嘗試啟用/禁用平均濾波器以查看其效果。計(jì)算數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量，直到獲得所需的結(jié)果。我發(fā)現(xiàn)3個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)在沒(méi)有太多延遲的情況下提供了足夠好的結(jié)果。

設(shè)置低通濾波器參數(shù)

接下來(lái)，我們將研究低通濾波器如何影響我們的結(jié)果。因此，對(duì)于這一部分，平均濾波器將被禁用。再次，開(kāi)始持續(xù)搖晃加速度計(jì)，以產(chǎn)生一些噪聲來(lái)校準(zhǔn)濾波器。嘗試啟用/禁用低通濾波器以查看其效果。計(jì)算數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量，直到獲得所需的結(jié)果。

默認(rèn)情況下，低通濾波器的截止頻率設(shè)置為10 Hz，濾波階數(shù)為1。這是每個(gè)參數(shù)的摘要。

低頻截止頻率：濾波器截止頻率決定了將去除數(shù)據(jù)中噪聲的頻率（10Hz截止頻率將濾除大于10 Hz的噪聲）。

濾波順序：濾波順序控制著我們的低通濾波器在消除高于截止頻率的噪聲方面的積極程度。較高的濾波階數(shù)將使噪聲更加平滑。這很好，但更高的濾波階數(shù)也會(huì)在截止頻率的邊緣流血更多，我們可能希望單獨(dú)留下的平滑數(shù)據(jù)。

要更新任何一個(gè)低通濾波器參數(shù)，必須按下并釋放“更新過(guò)濾器參數(shù)” 按鈕。之后，您應(yīng)該查看新參數(shù)如何影響您的結(jié)果。

循環(huán)率過(guò)濾器參數(shù)

根據(jù)計(jì)算機(jī)的速度以及COM端口的延遲設(shè)置，數(shù)據(jù)采集和計(jì)算循環(huán)將每秒迭代一定次數(shù)。無(wú)論出于何種原因，National Instruments提供的低通巴特沃斯濾波器VI都需要大致了解循環(huán)的迭代頻率。如果您未提供接近實(shí)際環(huán)路速率的值，則低通濾波器的性能將會(huì)降低，如下所示。因此，要正確設(shè)置“在過(guò)濾器VI循環(huán)速率（Hz）時(shí)猜測(cè)” 參數(shù)，請(qǐng)運(yùn)行VI并查看近似的循環(huán)速率；然后只需插入該值即可。

注意：請(qǐng)勿修改代碼，以使實(shí)際的環(huán)路速率值輸入到Filter的Loop rate參數(shù)中。這將在每次循環(huán)迭代時(shí)更新過(guò)濾器，從而導(dǎo)致其發(fā)生故障。

幾乎總結(jié)了如何調(diào)整過(guò)濾器設(shè)置。要使過(guò)濾器適合您的確切應(yīng)用程序，就需要調(diào)整所有值以使其協(xié)同工作。實(shí)驗(yàn)一下，看看最適合您的！