消除现场高频干扰-软件滤波功能解析！

很多在工业现场调试设备的同行都会遇到干扰问题，马达、电焊机、高频电气装置、电器开关等都会给数据采集通道带来很多高频干扰。

有的会在正常信号叠加干扰毛刺：

有的干扰信号甚至淹没了正常的信号：

采用多种手段进行抗干扰是十分重要的。

抗干扰措施有很多种，除了采用线路隔离、系统接地和滤波电路等硬件措施，软件滤波也是一个不错的选择。随着计算机软件硬件技术的发展，软件滤波具有更强的灵活性和针对性，发挥越来越多的作用。下图是针对现场高频干扰通过FIR软件滤波的结果。

软件滤波功能可以通过Labview、C#等语言编程实现，也可以直接使用现成的软件。这里我们使用WebAccess/MCM自带的软件滤波进行测试，将该软件安装在MIC-1810中（点击查看产品硬件规格），使用内置的滤波功能对现场干扰数据进行试验。

WebAccess / MCM是平台级“智能预测性维护及故障诊断”的核心软件，包括数据采集、时域预处理、频域预处理、特征值提取、故障诊断、执行输出和综合显示等七个模块，其中“时域预处理”模块提供了移动平均值滤波器和FIR滤波器。

一、移动平均值滤波器

移动平均滤波算法简单来说就是取临近点的值求平均值作为该点的值，选取多少的个邻近点做平均即为滤波窗口的宽度，平均会把跳动比较大的点缩小化，在一定程度上可以过滤高频杂讯。

移动平均滤波有两个参数，Width:设置进行移动平均的窗口数量；moving average为每一个点的移动平均权重，例如对3个点的平均值权重分配为0.25/0.5/0.25就是表示第2个数的权重是第1个数的2倍。

二、有限冲激响应滤波器（FIR Filter）

在某些移动平均滤波算法不能很好的滤波的情况下，需要使用FIR滤波器，例如下图是正常讯号淹没在干扰信号的情形，移动平均滤波的效果不是很好。

FIR中文为有限脉冲响应滤波(finite impulse response filter)，简单来说就是用复杂的数学运算对信号中不同频率的信号进行修正。根据运算方法的不同又有很多分类，例如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、贝塞尔滤波器等，在现场我们采用WebAccess/MCM提供的巴特沃斯（Butterworth）对淹没正常讯号的干扰信号进行软件滤波。

巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。提出者是英国工程师斯蒂芬·巴特沃斯（Stephen Butterworth）

公式表示：

这里不用理会公式具体的含义，只要知道用法和效果即可。

FIR主要有4个参数选项：

1. 滤波器类型：可选择低通(Low Pass)，高通(High Pass)，带通(Band Pass)，带阻(Band Stop)；
2. Frequency0，Frequency1 为截止频率，当滤波器类型为LowPass或HighPass时，取Frequency0的值，当滤波器类型为BandPass或BandStop时，取Frequency0与Frequency1中的低值作为低截止频率，高值为高截止频率。
3. Order为滤波器阶数，目前可设范围为[1,10]，Order越大，频率响应越陡，但须较多的运算。

现场我们采用巴特沃斯低通15HZ,6阶滤波，效果如下，可以看出使用FIR可以从强干扰信号中提取出被淹没的有价值信号：

目前MCM内置的时域预处理插件提供了常用的滤波方法，但是，通过MCM的插件机制，可以方便的将已有的，或者期望使用的其他预处理算法以插件的形式载入MCM，进行算法参数的配置，算法的使用。软件滤波还有很多种方法，例如在信号频率随时间变化的场合（如电机启动提速）使用小波算法进行降噪滤波效果要好于移动平均和FIR。

这三种方法对比特性如下：

WebAccess / MCM可用于信号量测分析、故障诊断、远程维护与生产监控。提供了从传感器信号采集、时域信号处理、频域分析、特征值提取、故障模型构建、驱动本地控制与报警、模拟信号输出、数据联网发布等功能。信号滤波是其中的一个子模块功能。

下面是我们在现场录制的使用移动平均和FIR滤波的视频过程演示。

目前正在进行该软件的限量赠送活动，还有少量名额，需要索取的请点击文末左下角"阅读原文",登记索取。

WebAccess / MCM其他参考资料：

1. WebAccess/MCM使采集卡“变身”示波器攻略！
2. 使用WebAccess/MCM进行旋转机械转子不对中故障诊断
3. 预测性维护系统组态利器WebAccess/MCM体验记（一）
4. 预测性维护系统组态利器WebAccess/MCM体验记（二）
5. 研华设备监诊与预测性维护解决方案