FieldDAQ设备通过模拟滤波和数字滤波，可精确表示带内信号并抑制带外信号。

滤波器根据信号的频率范围（带宽）区分信号。滤波器如何根据频率区分信号称为频率响应。通常，滤波器的频率响应由每个输入频率的信号衰减（幅度响应）和输入延迟（相位响应）来描述。

幅度响应

幅度响应要考虑的三个重要频率范围或带宽是通带、过渡带和阻带：

图 32. 低通滤波器的幅度响应范例


  • 通带—滤波器在不修改信号的情况下尝试传递信号的频率范围。这些频率的幅度微小变化量称为通带平坦度。这是要测量的信号的频率范围。
  • 过渡带—滤波器幅度响应已开始下降的频率范围，信号衰减了一定的量，但尚未达到完全衰减量。过渡带的形状对抗混叠以及如何在时域中表示信号（例如，阶跃响应）有影响。
  • 阻带—滤波器将输入信号衰减到其最大衰减水平的频率范围。理想情况下，用户希望选择一个带阻带的滤波器，覆盖测量中不需要的噪声源频率。

    • 相位响应（输入延迟）

    滤波器在处理数据时延迟一定量的输入信号。在某些情况下，延迟与输入信号频率有关；此时，相位响应曲线对于了解不同输入频率的确切延迟和通带内不同频率信号间的最大变化非常有用。调用NI-DAQmx中的AI.滤波器延迟属性来读取输入延迟。

    图 33. 低通滤波器的输入延迟范例


    每个FieldDAQ滤波器的频率响应

    每个FieldDAQ滤波器都有不同的频率响应，以满足不同的应用需求：

    • 矩形－具有扩展到采样率约0.4倍的通带，然后以非常尖锐的过渡带下降到达阻带并恰当地抑制可能存在的任何混叠成分或噪声。矩形滤波器设计用于为采样数据速率的一半以上的任何信号成分提供完全混叠保护（奈奎斯特频率）。
    • Butterworth－具有独立于采样率的通带（与矩形和梳状滤波器相反），在滤除低于采样率一半的噪声时更加灵活。但是，由于较大的过渡带，可能会在测量中看到高频信号的混叠成分超出采样率的一半，具体取决于设置。
    • 梳状－具有较小的通带，因为其过渡带在频率范围的早期开始。梳状滤波器比其他滤波器的群延迟更短，且时域中的信号表示更好（阶跃响应）。通带和过渡带陷波跟踪数据采样率，类似于矩形滤波器。梳状滤波器的过渡带在不同频率的陷波均匀分布。通常使用具有特定采样率的梳状滤波器来对齐过渡带的陷波，从而移除测量中的特定噪声源频率。
    图 34. FieldDAQ滤波器的典型幅度响应比较


    每个FieldDAQ滤波器的输入延迟

    FieldDAQ滤波器在通带中信号的输入延迟之间变化：

    • 矩形－所有输入频率在通过滤波器时具有相同的延迟量。为需要线性相位的应用程序，或需要在不同设备和配置之间进行数据关联的应用程序选择此滤波器。
    • Butterworth－根据频率延迟不同量的信号。
    • 梳状－所有输入频率在通过滤波器时具有相同的延迟量。梳状滤波器的延迟比矩形滤波器短。为需要线性相位、较短延迟或不同设备和配置进行数据关联的应用程序选择此滤波器。
    图 35. FieldDAQ滤波器的典型输入延迟比较


    请参考 FD-11634产品规范 ，了解通带增益中的变化量以及不同频率范围可预期的信号延迟。