浙大宁波理工学院：数字滤波器设计实验与高频信号处理

本次实验是针对浙大宁波理工学院信息科学与工程学院自动化专业学生开展的计算机控制技术课程中的第二实验——数字滤波器设计。实验的主要目的是让学生深入理解并掌握数字滤波器的设计方法以及实验研究技巧，以便在实际工业控制中有效减少数据处理中的干扰，提升系统性能。 实验内容分为三部分： 1. 生成实验用的频率可变带尖脉冲干扰的正弦信号，这一步骤模拟了工业环境中常见的噪声干扰，通过这种方式测试滤波器对不同信号的处理能力。 2. 设计并调试一阶惯性滤波器，一阶滤波器的算法是基于模拟滤波器的离散化，通过一阶差分法实现，实验者需根据信号的频谱特性来选择合适的时间常数和采样周期，观察参数变化对滤波效果的影响。 3. 探索高阶数字滤波器的设计，这里以加权平均算法为例，权系数的选择同样依赖于信号频谱。实验者需要根据实际情况调整参数，以优化滤波效果。 实验设备包括ACCT-III控制技术实验平台，C8051F060芯片，PC机，以及USB通讯线和导线，这些工具提供了一个实践平台，使得理论知识得以在实际操作中应用。 数字滤波器的核心原理在于通过数学运算（如程序判断、中值、算术平均、递推平均和加权平均）去除输入信号中的噪声，将其转换成期望的输出信号。一阶滤波器和高阶滤波器的区别在于处理信号复杂度和滤波效果的精细化程度。 实验步骤详细而严谨，从设置干扰信号源、采集信号，到设计并调试不同类型的滤波器，再到观察参数调整对滤波性能的影响，整个过程旨在培养学生的动手能力和问题解决能力。 总结来说，这个实验不仅教授了数字滤波器的基本概念和技术，还强调了实际工程应用中的问题分析和解决方案设计。通过这次实验，学生能够加深对数字信号处理的理解，并为未来在工业控制领域的应用打下坚实的基础。