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关于滤波器方面论文范文数据库,与IIR滤波器在智能轨道检测车数据处理中的应用相关论文答辩
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摘 要：根据XG-2000智能轨道检测车检测系统的特点和性能要求设计相应的IIR滤波器,并将其应用于该检测车对轨道超高和超宽的测量.其测量数据及波形图和未进行滤波的数据及波形图相比较,杂波少,与轨检尺测量的数据接近,能较准确地反映轨道的超高和超宽,为铁路路轨的安全维护作业提供良好的保障.
关 键 词：IIR滤波器智能轨道检测车数据处理超高超宽
中图分类号：U216文献标识码：A文章编号：1007-3973（2013）011-032-02
1引言
随着列车的不断提速,铁路运输的安全性越来越重要,这对铁路路轨提出了更高的要求.在铁路路轨的安全维护中,路轨的测量是一个非常重要的环节.为了提高轨道检查的效率,减轻检查人员的劳动强度,道尺、弦绳等传统测量估计逐渐被智能轨道检测车取代.
使用智能轨道检测车可以实现多种检测项目同步进行,借助计算机强大的存储、处理和输出能力,积累历史数据,找出线路上的薄弱地段,分析其病害,同时为轨道静态几何状态的科学化,数字仪管理提供了条件.
该文来源:http://www.sxsky.net/zhengzhi/050242534.html
虽然智能轨道检测车在工作过程中能够简单便捷地得到准确的路轨尺寸,但由于外界环境的变化及检测车电路元器件所受的电磁干扰,检测车获得的路轨数据含有不真实的成分,需要采用滤波技术对信号进行处理.
根据智能轨道检测车的特点,本文对比了未使用滤波器、使用IIR滤波器、及使用轨检尺三种情况下得到的XG-2000智能轨道检测车超高和超宽测量数据和曲线,体现了IIR滤波器的优良性能.
2IIR数字滤波器设计
数字滤波器是对数字信号按照一定的要求进行运算,然后以数字形式输出的系统.输出不仅与过去及现在的输入有关,而且与过去及现在的输出有关的数字滤波器,称为无限冲击响应（IIR）数字滤波器.使用滤波器可以消除干扰杂讯,对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除,输出经过过滤而得到纯净的直流电.对本检测车来说,可将数据采集模块采集到的超高和超宽信号中的干扰信号滤除,输出真实的超高及超宽信号.
由数字信号处理理
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其中：z表示z变换算子；H（z）的分子与分母的系数全部为实数；X（z）为滤波器的输入信号；Y（z）为输出信号.
假设信号采样周期为T,对上式作z逆变换,可得IIR滤波器的常系数微分方程为：
由于数字滤波器与模拟滤波器设计思路类似,将已知模拟滤波器变为数字滤波器最有效的方法就是双线性变换.最常用的为双线性z变换.双线性z变换使用以下两式：
需要处理的杂波信号频率约为50Hz至100Hz；需保留检测车检测信号频率为2Hz；模拟信号采样频率为10kHz；通带截止频率为2Hz；阻带截止频率为50Hz.
当允许信号中较低频率的成分通过滤波器时,这种滤波器叫做低通滤波器.由于本检测车检测到的信号近似于直流信号,因此选用低通滤波器.
根据上文各式及多次在Matlab中的FDAT仿真可得到较为合适的IIR滤波器参数：选用低通滤波方式,Elliptic型设计方式,Fs为10kHz,Fpass为2Hz,Fstop为50Hz,Astop为25dB,Apass为0.3dB.
3智能轨道检测车数据处理与结果分析
将设计好的IIR滤波器移植在智能轨道检测车的处理系统中,并使用其对铁轨进行检测.检测内容包括对铁轨超高、超宽及里程值的测量.
测量轨道位于水平地面,测量总里程为100m,检测车的前进速度为1.5m/s.选取左侧轨道为基准,测量右侧轨道与左侧轨道的高度差和超宽.在同一路段上反复测量三次,进行中值平均后最终得到百余组数据.每个测量内容均取1m到10m10个里程点,在这十个里程点内将使用规检尺、未使用滤波器及使用滤波器三种状况下测得的数据加以比较,可得到表1、表2.
测量得到这十个里程点内未使用滤波器的超高和超宽数据波形图,以及使用IIR滤波器后的超高和超宽数据,绘制波形图如图1、图2所示.
同时得到在这十个里程点内,使用轨检尺测得的超高和超宽数据折线图.如图3所示.
通过对比未使用滤波器、使用IIR滤波器和使用轨检尺三种方式得到的超高和超宽数据曲线,可以看出,未经滤波的检测结果与轨检尺检测结果相比,偏差较大,波形图曲线波动较大,难以得到准确数据.而使用IIR滤波器检测与使用轨检尺检测的数据较为接近,IIR滤波器检测波形图也与轨检尺检测折线图大致相同.
4结论
本文根据智能轨道检测车检测系统硬件及软件特点,设计了IIR滤波器,对铁轨的弯道超高和超宽进行测量并滤波.滤波后的数据和波形图与滤波前的数据和波形图相比,数据更加精确,杂波明显减少,使测量值更加接近轨检尺测量值,为铁路的安全维护提供了准确的数据,降低了测量难度,提高了铁路安全性.因此加入了IIR滤波器的智能检测车必将在铁轨测量作业中得到广泛应用.
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参考文献：
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