實(shí)時(shí)數(shù)字濾波器用來(lái)實(shí)時(shí)地過(guò)濾被測(cè)量的信號(hào)，用戶可以自定義；濾波器特性以滿足特殊的應(yīng)用的需求。實(shí)時(shí)數(shù)字濾波器應(yīng)用于數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)階段。數(shù)字濾波器模式選擇是通過(guò)圖形化的設(shè)計(jì)工具來(lái)進(jìn)行設(shè)置的，然后上傳到設(shè)備以供實(shí)時(shí)計(jì)算。在這個(gè)圖形化設(shè)計(jì)工具中，濾波器縱軸以dB為單位，橫軸為相應(yīng)頻率。

例如，用戶可能需要查看一個(gè)特定頻率帶寬內(nèi)的能量分布，而不是整個(gè)頻譜。這可以通過(guò)創(chuàng)建帶通濾波器然后將RMS算子應(yīng)用于濾波器的輸出來(lái)完成。

下圖顯示了用于在EDM軟件中定義實(shí)時(shí)過(guò)濾器的流程圖。左側(cè)的圖標(biāo)CH1表示需要被測(cè)量的原始時(shí)域信號(hào)。它連接到一個(gè)IIR濾波器，IIR濾波器計(jì)算一個(gè)名為iirfilter(ch1)的信號(hào)，該信號(hào)再連接到RMS算子。 RMS算子的輸出rms(iirfilter(ch1))的信號(hào)。

圖1 實(shí)時(shí)數(shù)字濾波器應(yīng)用實(shí)例

實(shí)時(shí)數(shù)字濾波器包括三種類型的數(shù)字濾波器：有限脈沖響應(yīng)濾波器（FIR），無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器（IIR），抽取濾波器。對(duì)于FIR和IIR濾波器，你可通過(guò)多種方式為：低通，高通，帶通或者帶阻濾波器。

本章首先解釋了一些濾波器的設(shè)計(jì)理論，然后介紹EDM軟件和Spider設(shè)備中的濾波器操作。

濾波器設(shè)計(jì)的目標(biāo)是根據(jù)用戶的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算一系列濾波器系數(shù)。這些標(biāo)準(zhǔn)通常由以下變量描述：

濾波器系數(shù)的數(shù)量：這也被稱為過(guò)濾器的階次。過(guò)濾器的階次決定了需要用多少系數(shù)是來(lái)定義濾波器。濾波器階次越低，包含的系數(shù)越少。但是它的響應(yīng)卻比高階次的快，因此濾波器的輸入和輸出之間的時(shí)間滯后更少。

截止頻率：對(duì)于低通或者高通濾波器，只需要一個(gè)截止頻率。帶通或者帶阻濾波器則需要兩個(gè)截止頻率來(lái)定義濾波器。圖2顯示了典型的帶通濾波器設(shè)置，其中兩個(gè)截止頻率設(shè)置為約0.1和0.4Hz。

阻帶衰減：這個(gè)規(guī)范定義了多少輸入信號(hào)在阻斷的頻率范圍內(nèi)會(huì)被截?cái)?。理論上?lái)說(shuō)，衰減越高，過(guò)濾得效果越好。在圖2中，低于0.25Hz的帶阻衰減大于40dB。

通帶波紋：這是數(shù)字濾波器中一個(gè)不可避免的特性。它指的是過(guò)渡頻率外的濾波形狀的波動(dòng)。如果需要一個(gè)非常平坦的濾波器，那就可以選擇一個(gè)比較低的帶通波紋。圖2中，在帶阻的區(qū)域可以看到波紋，但是在帶通的區(qū)域看不到波紋。理想情況下，通帶應(yīng)該是非常平坦的，在阻帶的地方可以有波紋。

過(guò)渡頻帶寬度：這指的是通帶和阻帶區(qū)域之間的過(guò)濾器波形。理想情況下，這個(gè)過(guò)渡頻帶應(yīng)該是非常小的。但是，一個(gè)很窄的過(guò)渡頻帶需要一個(gè)更高階的過(guò)濾器，它影響了過(guò)濾器的響應(yīng)時(shí)間，也可能會(huì)影響波紋。在圖2中，過(guò)濾頻帶是0.05至0.1和0.4至0.45。

圖2 濾波器設(shè)計(jì)顯示截止頻率、波紋、阻帶衰減

大多數(shù)情況下，濾波器設(shè)計(jì)包括最小化濾波器的階數(shù)，波紋，過(guò)渡頻帶寬度，和響應(yīng)時(shí)間之間作出權(quán)衡。 不是所有條件都可以同時(shí)滿足。 過(guò)濾器設(shè)計(jì)可以是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程，而不同濾波器的作用不同，濾波器模式選擇經(jīng)驗(yàn)是有幫助的。