第10期 2017年10月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017）10005705
D0I:10.13462/j. cnki. mmtamt.2017.10.014
开关电容滤波器MF10在平衡
测试机中的应用研究江世超，赵良梁，管闯，曾胜
（浙江大学化工机械研究所浙大-集智研发中心，杭州310027）
No.10 Oct.2017
摘要：针对MF10开关电容滤波器带通模式存在的稳定性差、无巴特沃斯平台等问题，设计了由MF10 高通模式与低通模式级联的组合带通滤波器，优化了组合带通滤波器的参数和倍频发生电路，编写了高通与低通截止频率的算法程序，测绘了组合带通滤波器的幅频特性曲线，比较了8阶模拟带通滤波器与组合带通滤波器的滤波效果。结果表明，组合带通滤波器可实现频率跟踪，滤波效果与8
阶模拟带通滤波器相似。由于使用了较少的元器件，组合带通滤波器的可靠性更高。关键词：平衡测试机；开关电容滤波器；中心频率跟踪；组合带通滤波器
中图分类号：TH122；TG506
文献标识码：A
Study of Switched Capacitor Filter MF10 Applied to Dynamic Balancing Test Machine
JIANG Shi-chao, ZHAO Liang-liang, GUAN Chuang, ZENG Sheng
(Zheda-Jizhi Research Centre, Institute of Chemical Machinery, Zhejiang University, Hangzhou 310027,China) Abstract: In connection with the deficiencies (low stability, lack of Butterworth platform) of the MF10 switched capacitor filter' s band-pass mode, the band-pass filter combined with MF1o high-pass mode and low-pass mode was designed. After this, a series work has done, including optimizing the frequency param-eters and the frequency doubling circuit, programming the algorithm program of low-pass and high-pass cut-off frequency; plotting the amplitude-frequency curve, comparing with the 8"-order band-pass analog filter. The result demonstrates that the combined band-pass filter realizes center frequency tracking and has similar filtering effect to the 8th-order band-pass analog filter. Because of less components, the combined band-pass filter is more reliable.
Key words: dynamic balancing test machine; switched capacitor filter; center frequency tracking; combined band-pass filter
0引言
全自动平衡机的平衡过程分为不平衡量的测量和修正两部分[1]，不平衡量的测量是修正的基础。不平衡量测量过程包括转速与振动信号检测、信号处理和不平衡量计算。信号处理主要包括滤波器滤波，时域平均算法和互相关算法等2]。滤波器滤波是信号处理的第一步，也是提取不平衡量信息的关键。选取合适的滤波器能极大提高动平衡的精度
滤波器可分为数字滤波器和模拟滤波器[3]。平衡测试机上常用的数字滤波器有数字跟踪滤波器和自适应数字滤波器[4]。数字滤波器能实现转速跟踪功能，滤波效果较好，但运算量大，一般的单片机与PLC无法满足其运算要求，需要高性能的处理器，经济性较差应用范围不大[3]。文献[6-8]均提出了用于平衡测试机的模拟带通滤波器，其中文献61提出的一种可实现不平衡量快速测试的模拟带通滤波器性能最佳。
收稿日期：2016-12-04；修回日期：2017-01-17
该滤波器由电容、电阻和运放构成，通频带带宽和中心频率由电阻值和电容值确定，反应速度较快，能高效去除高频和低频干扰，成本较低，被广泛应用。但其元器件多且通用性差，转子的转速频率不在通频带内时，只能通过调整电阻值和电容值来改变通频带带宽和中心率，以适应新的转速频率。因此有必要研制一种中心频率跟踪的带通滤波器。
1MIF10开关电容滤波器带通模式 1.1MF10开关电容滤波器
开关电容滤波器是由CMOS开关电容和运算放大器构成的一种离散时间模拟滤波器。开关电容滤波器可以通过时钟频率来控制开关通断，从而控制带通滤波器的中心频率[9]。其特点是：①确定开关电容滤波器电路后，其特性只和时钟频率有关。(2)在现有制造工艺下，电容的比值精度可以到达0.01%~0.1%，并
作者简介：江世超（1991一），男，杭州人，浙江大学化工机械研究所硕士研究生，研究方向为转子动平衡，（E-mail)21428105@zju.edu.cn；通讯作
万势数据1970—），男，江西全南人，浙江大学化工机研究所研究员，博士，研究方向为全自动平衡修正技术，（E-mai）shengeng@ zju. edu. cn.