ADC上50Hz工频干扰抑制
【doc】一种抑制50Hz工频干扰的方法——基于FTF算法的自适应滤波
一种抑制50Hz工频干扰的方法——基于FTF算法的自适应滤波掌杂志一㈨,341~344f一种抑制50Hz工频干扰的方法-FTF算法的自适应滤波曾海坚王华卿曾祥森_———,'一(华中瞿工大学生袖工程未.武汉430074)林家瑞基于[L内容摘要在长时间动态心电记录(HOLTER)系统中.50Hz工频干扰会影响ECG信号的质量和可诊断性.从而对QRS复波的tl动识别及节律分析产生不良影响因此消除50Hz 工频干扰在ECG信号予处理中占有重要地位.50Hz工颇干扰的频率和幅度是随着电同参数的被动而变化的从本质上讲.50Hz工频干扰的波动过程是一种非平稳随机过程采用固定的窄带陷波器对50]-Iz工撷干扰进行去除,不可能完全抑制50Hz工频干扰本文提出丁一种基于F1下(快速横向tl适应滤波型)的tl适应方法对50Hz干扰进行跟踪,拟合.有效地抑制丁SOHz干扰j最后给出了tl适应滤波结果.并对此方法做了进一步讨非平稳适应咭渡m寸乏关键词非平稳白适应l咭渡丌r』一l(\r—々1导言在生物医学信号的采集过程中,有效地抑制50Hz工额干扰是人们长期研究的问题.人们提出了各种各样的解决方法.最为常用,简便的方法是设计一中心频率固定的带阻滤波器来消除50Hz工频干扰.但是,由于电网负荷的变化.使5OHz交流电在频率及幅度上缓慢波动.从本质上讲,50Hz交流电在频率及幅度上的缓慢波动是一非平稳随机过程.因此,采用固定的窄带陷波器不可能完全抑制50Hz工额干扰.自适应滤波能够自动跟踪输入信号的频率变化,同时能最低限度地减少有用信息(ECG信号)的损失,这对于全信息动态心电记录系统是非常重要的.目前的自适应滤波方法在实时性,收敛性方面可以得到保证(如FTF算法).因而是一种理想的抑制50Hz工额干扰的方法.自适应信息处理算法繁多,从其实质而言可分为遵循最小均方(LMS)准则及最小平方(IS)准则两大类….在70年代中期,Withrow等推出并完善了LMS算法,80年代.人们又从减小输入信号组合的相关性及将Kalman在最佳检测中的结论转化自适应优化等角度.修整补充了LMS算法.同时,人们建立了更完善利用输入信息的处理优化准则及相应算法即RLS型算法.在80年代后期90年代初提出的FTF(快速横向自适应滤波型)算法.使快速自适应信息处理达到实用阶段2基于FTF算法的自适应滤波由自适应原理可知:必须获取一个与干扰信号n(n)有关,但与信号s(n)(ECG信号)无关的参考信号N(n—N)(如图1所示).根据长时间动态心电记录盒(HOLTER系统)的特点,我们设计了一带宽2.5Hz,中心频率50Hz 的带通滤波器,用以从信遭中提取参考信号N (n)(如图1所示).为了尽量减少N(n—N)与s (n)的相关性.带通滤波器的带宽△B不能过大.根据有关资料表明:正常情况下50Hz交流电的频率变化△f<1Hz(一般小于0,2Hz).只要50Hz工额干扰频率波动在1Hz范围之内. 带通滤波器便可保证所需的50Hz干扰(即N (n)滤出,而有用信号s(n)基本上不会出现在参考信号N(n--N)中.图1为自适应滤波原理框图:.～V●f.n生物医学工程学杂志第13誊一田l自适应撼嬗原理框图F1B[oekDiagramofAdaptiveFilter其中:S(n){ECG信号;13.(n),n(13.一N):50Hz干扰信号;13.(n—N):拟合后的参考信号N(n—N):通过带通滤波器获得的参考信号;N(n—N 一1):通过移相器后的正交参考信号我们设计的带通滤波器为一整系数带通滤波器,且没有相位失真.带通滤波器的传递函数为:H(z{等)?(1一Zj(1)延时为N一40,通带增益为80.由前所述可知:我们只需对N(n—N)的幅度,频率两个变量进行调整,可采用两路加权迭加的方法对信道中50Hz干扰进行拟合.为了使自适应算法收敛速度快,我们在其中一路加入一个90'C的移相器,使图1中的两路参考信号(N(n—N),N(n—N一1))互相正交.我们知道当用几个互相正交的分量经加权组合来作自适应处理时,收敛速快.移相器传输函数为H(Z)一l—ZI1(2)由图1可知{n(n--N)=W.(n)*(1--Z.)*N(n—N)+W】(n)*N(n—N)(3)夸wo(n)一w0(n)+wl(n),W1(n)一一w1(n)则n(n--N)一Wo(n)*N(n—N)+w(n)*N(n—N一1)(4)从而完成对50Hz工额干扰的拟台.拟合信号13.(n—N)用于后面处理.(见下节)3FTF自适应算法自适应算法的目的在于寻求最佳加权矢量霄w(n)的迭代公式.最佳加权矢量能够实现对d(n)的最小二乘估计,我们知道实现对d(n) 的最小二乘估计的最佳加权矢量霄(n):WN(n)一k'?d(n)(5)所以必须寻找k的迭代公式.FTF算法通过利用向量空间的迭代(而不是矩阵的迭代)来组成整个算法步骤,如表1所示.算子k将迭代式中变量与有关进入d(n),(n),(n)联系起来,通过几何关系建立k.迭代式.然后转化为所需的迭代式.寰1FTF算法选代过程Table1FTFAlgorithmR~ersiveStet~第4期胡弦山等.一种抑.050Hz工鞭干扰的方法基于FTF算法的自适应滤谴值得注意的是:FTF算法引入了角参量(n).其更新迭代公式为:;…(n)一?(n一1)k'(6)H(n)=[1一一1(n)仃l(n)e(n!n1)]?(n)(7)其中为FPE模方量,e为BPE标量;m(n)为一中间参量.通过以上计算,迭代后得:霄(n)一霄N(n一1)+(n)e(nIn—1)(8)其中:e(nIn1)--X(n)一N(n)?W(n—1)(9)n(n)一N(n)?W(n一1)至此,便完成了霄w(n)的迭代过程.以LS为准则的RLS算法.也是一种横向结构算法,但由于其码元问的运算量大,基本上正比于N,而我们所采用的FTF(快速横向自适应滤波型)算法由于利用了向量空间的迭代(而不是阵的迭代)来组成整个算法步骤,通过向量空间法的分析转化,在一些相应部分,以向量或标量运算代替了矩阵运算.从而使计算量大为减少",计算量为7N—ION.应用FTF算法时,参量的初始化频骤很重要,初始化设置的合理与否,直接关系副收敛速度的快慢.通常情况下可令:(o)一(Oj一霄(0)一己(0)o圈2自适应滤谴结果叵根系般收敛曲拽Fig2Res.hsolAdaptireFEber8LConverge.ceCu~es0fWeighTs(A)涅有50Hz工期干扰的ECG信号(B)自适应浪'瞌结果{c)权系投w,w.收敛曲拽生物医学工程学杂志第18卷(O)一1.0.(o)一E(O)一8其中8为一正小值此外,FTF算法中参变量r可作为一个监测算法正常与否的标志.由于rC080,所以0<r<1.若在计算过程中r>1或r<O,则说明计算结果已经不正常,这通常是由于数值计算误差累积过大造成的.可采用相应措施加以补救,如当r>1时,令r=1,再继续进行迭代.4结果与讨论FTF型算法的主要优点是收敛速度快及对输入信号相关性不敏感.根据我们的实验结果,权系数收敛速度一般n<15,权系数收敛曲线如图2(c)所示而对于LMS算法一般约需要n=40,FTF型算法收敛速度快得多.滤波效果是令人满意的.如果考虑到FTF算法运算效率及对运算结果的监测有效与否.F1,F算法仍有可改进之处:1.FTF算法中间变量比较多,如果对其进行适当组合,随之将有关算式作相应变化,还可以略减少计算量.比如采用增益归一FTF算法,便是引入了g(n)/rw(n)(称之为cw)的变量,使运算量减少约1N.2,FTF算法中补救措施还不够有力主要问题在于r(T)的计算精度不是很高,如果引入式:1F10>来计算r(T).可使补救措施更为有效,及时参考文献1阵尚勤丰晓峰.快速自适应信息处理.民邮电出版社.1993l58WidrowB,GloverJR.口AdapliveNoiseCanceling: PrinciplendApplicatlon—PIEEE.1978i6316988榜福生.高上觊生物医学信号处理.高等教育出版社l989:84唐靖,赶干青简单整系数递归数字滤波器厦其在生物医学中的应用t三).中国医疗器械杂志.1989;18t8】5弦衄寰自适应滤波电子工业出版社.1989?4(收稿日期1998年10月8日)AMethodforRejecting50HzInterferenceAdaptive FilteringBasedonFTFAlgorithm HuZhenshanzengHaijianWangHuaqingZengXiangsenLinJiarui (DeptofB…g…rlgHUST.Wuhan-430074,Abstract50HzinterferenceharmfuItoautomaticdetectionofQRScomplexesandtheclassifi cationofar—rhythmiainHOLTERsystemrecordingTherefore—itisessentialtoreject50HzinterferenceinthepreprocessofECGsigna1.Frequencyandamplitudeof50Hzinterferencevarywiththevariationofthepara metersofpowernet—work.Fixedpropertyofanalogordigitalfilteringisdifficulttotrace50Hznoise.AnAdaptiveFilteringMethodispresentedtotrace50HzinterferenceinECGsignalSOastOeliminateit.Fa,stTransverseAda ptiveFiltering(FTF)algorithmisemployedtoimproveconvergenceandreducetimeofcalculation.Theres ultisgivenaswellaSfurtherdiscussionKeywordsNonstabilityAdaptivefilterFTFalgorithm。
50hz工频噪声滤除,隔直电容
50hz工频噪声滤除,隔直电容
50Hz工频噪声是指在电力系统中产生的频率为50Hz的电磁干
扰信号，它会影响到电子设备的正常工作。
为了滤除这种噪声，常
常会使用隔直电容。
隔直电容是一种电子元件，它能够通过对交流信号的阻抗较小，对直流信号的阻抗较大的特性，将直流和交流信号进行分离。
在滤
除50Hz工频噪声时，隔直电容被用来将直流信号通过，而将50Hz
工频噪声信号阻断，从而达到滤除工频噪声的目的。
隔直电容的选取需要考虑电容值、耐压、介质损耗因素等，以
确保其在电路中起到良好的隔直效果。
此外，隔直电容的安装位置
和布局也会影响其隔直效果，需要合理设计电路布局以减小工频噪
声的影响。
除了使用隔直电容外，还可以采用差模输入、滤波电路、屏蔽
等方法来进一步降低50Hz工频噪声的影响。
综合考虑电路设计、元
器件选取和布局等多个方面，可以有效地滤除50Hz工频噪声，保障
电子设备的正常工作。
仅用模拟电路就消除工频干扰的方法
在全球范围内，模拟电路广泛应用于各种领域，如通信、医疗、汽车和工业控制等。
然而，由于电子设备的不断增加和复杂化，工频干扰问题也日益严重。
工频干扰是指电力系统的工频信号（50Hz或60Hz）对模拟电路产生的不良影响，导致电子设备性能下降甚至损坏。
消除工频干扰成为模拟电路设计中的重要问题。
有鉴于此，本文将以“仅用模拟电路就消除工频干扰的方法”为主题，以深度和广度的方式来探讨该问题，并为读者提供有价值的见解和解决方案。
一、了解工频干扰的特点和影响1.工频干扰的特点工频干扰具有周期性、稳定性和强度大的特点，对模拟电路的影响不可忽视。
2.工频干扰的影响工频干扰会导致模拟电路中的输出信号偏离预期值，影响信号的准确性和稳定性。
二、当前消除工频干扰的方法1.使用滤波器传统的方法是通过设计滤波器来滤除工频干扰。
然而，这种方法往往需要较大的元件和复杂的设计，不利于模拟电路的集成和性能优化。
2.采用屏蔽和隔离技术屏蔽和隔离技术可以一定程度上减小工频干扰的影响，但不能彻底消除干扰信号的影响。
三、基于模拟电路的工频干扰消除方法1.采用差分输入差分输入可以抵消一部分工频干扰信号，并提高抗干扰能力。
2.使用运算放大器通过合理设计运算放大器电路，可以实现对工频干扰的抑制和衰减。
3.负反馈电路的设计负反馈电路可以在一定程度上减小工频干扰的影响，提高模拟电路的稳定性和精度。
四、个人观点和建议在消除工频干扰的方法中，我认为结合差分输入、运算放大器和负反馈电路的设计会更有效。
在实际应用中，还需要考虑到电路的成本和功耗等因素，综合选择最适合的消除工频干扰的方法。
五、总结通过对“仅用模拟电路就消除工频干扰的方法”的探讨，我们发现在模拟电路设计中，消除工频干扰是一个至关重要的问题。
通过合理的电路设计和技术手段，我们可以有效地减小工频干扰的影响，提高模拟电路的性能和稳定性。
六、回顾在本文中，我们详细地探讨了工频干扰的特点、影响以及目前消除干扰的方法。
delta_sigma_ADC
delta-sigma型ADC的数字滤波器应用事项1、delta-sigma型ADCdelta-sigma型ADC以很低的采样分辨率（1位）和很高的采样速率将模拟信号数字化，通过使用过采样（Oversampling）技术，噪声整形和数字滤波技术增加有效分辨率，然后对滤波器输出进行采样抽取（Decimation）处理得到输出结果。
delta-sigma型ADC采用简单的模拟电路（仅一位量化器和一位数模转换器）和大量的数字信号处理电路，造价低廉却具有高可靠性，能在低频下获得极高的线性度和分辨率。
为了适应不同应用场合对响应时间，噪声滤波等性能的不同要求，delta-sigma型ADC通常允许用户对滤波器的结构和性能进行一定的编程组态。
2、数字滤波与模拟滤波与传统的模数转换器相比，delta-sigma型ADC具有独特的内置数字滤波器，分为FIR（有限冲击响应）和IIR （无限冲击响应）两种；FIR是非递归型，输出仅依赖于过去至当前的输入，IIR是递归型，输出是过去至当前的输入与输出值的函数。
数字滤波发生在模数转换后，它能消除模数转换过程中产生的噪声（特别是量化噪声）；数字滤波比模拟滤波容易实现可编程性，依靠数字滤波器设计，用户可以编程转折频率和输出更新速率，对工频干扰(50Hz,60Hz)很容易取得90~100dB以上的抑制效果。
典型地，delta-sigma型ADC数字滤波器采用一个低通SINC(3)滤波器，它的响应与平均滤波器有相似之处，数字滤波器输出速率对应于第一个陷波频率，陷波位置多次在第一个陷波频率的倍数处重复，并在这些陷波处提供高于100dB的衰减。
下图是输出速率（陷波频率）为60Hz的频响曲线。
具体应用中在ADC前端进行模拟滤波，主要作用是抗混叠。
过采样转换技术使得防止混叠所需要的滤波变得十分简单：只须滤除频率为调制器采样速率（多倍于奈氏频率）整数倍的输入噪声，因为数字滤波器不能抑制该频带的信号；另外在输入接近满标度范围的信号时，模拟滤波可避免有用带宽外的差分噪声叠加，使调制器和数字滤波器饱和――这种情况也可以采用降低输入通道电压的方法，使之为输入通道满标度范围的一半，这样动态范围降低1倍而超范围性能增加1倍。
一种抑制心电信号50Hz工频干扰的新方法
・
（ ５ ）
率 ， 中： 其 ｄ＝ （ 一Ｉ ＿ ） １． Ｖ ｔ ／０ ｒ０ （） ７ ｅ＝ （ ＋一 ／０ ｌ １． ０ （） ８ 由于整个 Ｅ Ｇ波形在一个工频干扰周期 内都 Ｃ
＋＿ ｌ“ （ ０ ’６ 一＝ ＿） ） 只Ⅳ ｓ “４ Ｊ
式（ ） ６ 表明， 每计算一个采样点滤波后的值需 要利用该点前 ４ 点和后 ５点的原始值。该算法是把 这 些点 的连线 近似 看 成 一条 直 线 ， 处 理远 离 奇 异 在 点的波形时误差较小 ， 滤波效果也很好。但是在处 理靠近奇异点比如 Ｒ波波峰时 ， 由于这些点的连线
用工频干扰采样点 的幅值代数和为零 ， 在折线段滤 波时同样每次取一个周期的 １ 个 点。每个周期计 Ｏ
Ｋ ｙ ｗｏ ｄ ｅ ｒ ｓ：ＥＣ ｄｓｕｂ ｎ ｅｏ ｄ ｓｒ ￣ ｑ ｅ ｃ ； ｌ ｒ Ｇ； ｉｔｒａ ｃ ｆｉ ｕ ｔ ｎ ｙ ｅ ｕ ｎ ｙ ｆｔ ｉｅ
’
心电信号是心脏 电活动在人体体表的表现 ， 对
心 电信号的分析是 医生诊断心脏疾病的重要依 据。 信号一般 比较微 弱 ， 幅度为毫伏级 ， 率为 ０ ０ — 频 ．５
须 是工 频干 扰 ｆ 的整 数倍 。 （ ） 一 个 工 频 干扰 周 ２在
了一定的效果。但是方法一 中的 Ｍ值 因人 因时间
而异 ， 以确定 ； 法二需 要得 到采样 点 的工 频干扰 难 方
幅值 ， 要计算出幅值须知工频干扰正弦波的幅度、 初 相和频率 ， 最后经三角计算得出， 这无疑大大增加了 算法的复杂度 。
样有 Ｒ波峰值被削弱 ； 值小则滤波效果差。另一 种典型的方法【是首先定位 Ｒ波波峰， ３ 然后对于 Ｒ 值 ， ｅｋｖ 结果 即为滤 波后 的 值 。此方法 的不 足之处 在于噪声值 的获取 比较 困 难， 因为 ５ ｚ ０Ｈ 工频干扰是正弦波 ， 各个采样点的工 频干扰值是变化的 ， 准确地得 到需要进行大量浮点
浅谈50Hz工频对电务设备的干扰
浅谈 50Hz工频对电务设备的干扰摘要： 50Hz工频对电务设备干扰频繁发生，通过检测车提供的检测数据即可证明这一点。
由于工频干扰会对电气设备和电子设备造成干扰，导致设备运行异常，给运输安全带来极大安全隐患。
关键词：工频干扰整治电力机车由接触网供电，在电气化区段，信号设备时常会受到50Hz的工频干扰。
本文通过典型案例的现场处理，分析干扰产生的原因及查找方法。
1 工频干扰查找困难工频干扰是由频率为50Hz电源而引起的一种干扰。
主要表现为信号测量时出现了不应有的正弦波，从而对电气设备和电子设备造成干扰，导致设备运行异常，存在较大安全隐患。
1.1 工频干扰只能通过列车检测发现。
现场没有工频干扰的检测设备，出现干扰问题时无法通过现场检查发现，处理好后也只能通过检测车验证。
1.2 工频干扰出现的原因众多，往往在特定情况下出现，具有不确定性。
站内道岔轨道区段采取“分支并联”一送一受轨道电路结构，牵引回流通道长、数量多，且通道上的众多设备都会因为干扰而产生影响，当出现问题进行查找时，难以确定导致问题出现的准确点。
1.3 安全制度制约，影响隐患查找。
安全规章规定，非天窗点内不得上道作业。
高速铁路天窗时间安排在半夜至凌晨时间内，由于线路上没有动车组运行，牵引电流干扰不易测出来。
而且在动车组运行时，干扰现象出现时间较短，基本上都是在特定情况下出现工频干扰，查找相对困难。
电务、工务、电力的设备出现异常，都有可能导致出现问题，而反映在对信号设备的工频干扰上。
典型案例分析2.1 莒南北站工频干扰案例分析检测发现莒南北站下行反向出站存在工频干扰且幅值较大，正向下行进站没有。
图1 莒南北站干扰波形图出现干扰区段为莒南北站3-5DG。
针对该轨道区段出现的干扰情况。
组织对各种绝缘、扼流变压器中心连接板螺丝、空心线圈连接线紧固情况检查，对并联分支线、等阻线安装规范问题等常见施工遗留问题进行检查。
检查测试发现5号道岔密检器杆件绝缘安装错误，存在单边短路现象，处理后工频干扰消失。
ni动态应变仪消除50hz干扰的方法
ni动态应变仪消除50hz干扰的方法引言：在工程测量中，我们经常会遇到各种干扰源对测量结果产生影响的情况。
其中，50hz干扰是一种常见的干扰源，特别是在电力系统领域。
为了获得准确的测量结果，我们需要采取一些方法来消除这种干扰。
本文将介绍一种利用ni动态应变仪消除50hz干扰的方法。
方法：1. 调整采样频率：首先，我们需要调整ni动态应变仪的采样频率。
通常，50hz干扰是由电力系统的工频引起的，因此我们需要将采样频率设置为高于50hz的数值，以确保能够准确采集到干扰信号。
2. 使用差分输入：对于ni动态应变仪，我们可以选择使用差分输入模式。
差分输入模式可以有效地抵消掉共模干扰信号，进一步减小50hz干扰的影响。
在使用差分输入时，我们需要注意保证差分电压输入的平衡性，以获得最佳的抗干扰效果。
3. 滤波处理：为了进一步消除50hz干扰，我们可以在信号采集后进行滤波处理。
滤波处理可以通过去除掉频谱中的50hz分量来减小干扰信号的影响。
常用的滤波方法包括数字滤波和模拟滤波两种。
对于ni动态应变仪，我们可以通过软件配置滤波器参数来实现数字滤波。
4. 增加抗干扰电路：如果以上方法无法有效消除50hz干扰，我们可以考虑增加抗干扰电路来进一步减小干扰的影响。
抗干扰电路可以针对不同的干扰源设计，以降低其对测量信号的干扰程度。
常见的抗干扰电路包括差分放大器、共模抑制电路等。
5. 地线布局优化：地线布局对于减小50hz干扰也起到了重要的作用。
合理的地线布局可以降低电磁干扰对测量信号的影响，进一步提高测量的准确性。
在布线时，我们需要注意将地线与信号线分开布置，避免它们之间的干扰。
结论：通过以上方法，我们可以有效地消除50hz干扰对ni动态应变仪测量结果的影响。
调整采样频率、使用差分输入、滤波处理、增加抗干扰电路和优化地线布局等方法的综合应用，可以提高测量的准确性和可靠性。
在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的方法，并不断进行优化和改进，以获得最佳的抗干扰效果。
AD设计参考
3.5
怎样使用 50/60Hz抗工频干扰功能？ ....................................................................7
3.6
我的信号是双极性的信号，能不能直接输入到单电源供电的ADC？...............8
3.7
什么是CHOP模式，它有什么作用？ ....................................................................8
3.1
峰峰值பைடு நூலகம்声与有效噪声的区别，峰峰值分辨率与有效分辨率的区别？无失码分
辨率又是指的什么？...............................................................................................................6
2 Sigma-Delta ADC原理简介 .....................................................................................................4
3 常见应用问题解答...................................................................................................................6
3.15 是否能够提供评估板和例子程序？.....................................................................11