[发明专利]一种适用于反射式/透射式传感器的强抗干扰系统及其工作方法

说明书

本发明属于数字信号处理及抗干扰技术领域，提供一种适用于反射式/透射式传感器的强抗干扰系统的工作方法，包含信号切换单元和数字滤波及主控制单元，所述信号切换单元输入侧连接传感器信号源，所述信号切换单元输出侧连接传感器发射器，所述数字滤波及主控制单元输入侧连接传感器接收器，所述数字滤波及主控制单元通过控制端口连接信号切换单元；其中主控制单元对传感器发射信号进行断续切换控制，数字滤波单元对传感器接收器采集的信号进行记录与处理。本发明提供的传感器发射信号的切换控制只需对传感器发射器接线进行调整，安装便捷；本发明对强干扰信号有着强力的滤波效果；同时，可以精确提取微弱有用信号的幅值。

技术领域

本发明属于数字信号处理及抗干扰技术领域，更具体地，涉及一种适用于反射式/透射式传感器的强抗干扰系统的工作方法。

背景技术

反射式/透射式传感器广泛应用于检测和自动控制等领域，然而在不少应用场景中，干扰信号比反射式/透射式传感器的发射信号强很多，且其频率与反射式/透射式传感器发射信号的频率非常接近。比如，在钢铁厂的上端电搅连铸系统的钢水液面检测传感器接收到的信号中，干扰信号幅值比传感器发射信号幅值高达40倍以上，且干扰信号的频率几乎与传感器发射信号的频率相同。这就要求反射式/透射式传感器必须具备独特的抗同频(或曰几乎同频)的强抗干扰能力。但是，目前已有的抗干扰方法无法满足这一要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足和实际应用需求，本发明提供了一种适用于反射式/透射式传感器的强抗干扰系统的工作方法，本发明解决了噪声信号幅值远大于有用信号幅值且频率非常接近有用信号情况下常规方法无法提取有用信号的技术难题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种适用于反射式/透射式传感器的强抗干扰系统，整体设计方案(分别应用于反射式传感器和透射式传感器)如图1所示，包含信号切换单元和数字滤波及主控制单元，所述信号切换单元输入侧(端口AB)连接传感器信号源，所述信号切换单元输出侧(端口CD)连接传感器发射器，所述数字滤波及主控制单元输入侧(端口EF)连接传感器接收器，所述数字滤波及主控制单元通过控制端口(端口G)连接信号切换单元；其中主控制单元对传感器发射信号进行断续切换控制，数字滤波单元对传感器接收器采集的信号进行记录与处理。

在上述技术方案中，所述主控制单元断续控制所述信号切换单元分别处于导通/断开状态，使所述传感器发射器工作在有/无信号发射的状态；所述数字滤波单元采用基于信号对称性的数字滤波算法对传感器接收器采集的信号进行记录与处理，利用在无传感器发射信号时采集的数据，拟合求取与噪声信号对应的微差频信号(其幅值与噪声信号几乎相等，频率非常接近噪声信号频率)，采用相同采样频率求取微差频信号数据，并与有传感器发射信号时采集的数据进行逐点相减运算，利用奇函数在纵坐标对称区间积分为零的原理对减运算后的数据实现数字滤波，求得有用信号的幅值。

在上述技术方案中，本发明提供的传感器发射信号的切换控制与波形采样时序如图2所示。所述主控制单元控制所述信号切换单元依次处于“导通-关断-导通”状态，在信号切换单元处于导通状态时，传感器发射器有信号发射，接收器采集的信号包含噪声信号与有用信号，选取其中一段时间录制信号波形，如图2中阶段Ⅰ、阶段Ⅲ，当信号切换单元关断时，传感器发射器无信号发射，接收器采集的信号仅包含噪声信号，选取其中一段时间录制信号波形，如图2中阶段Ⅱ。

在上述技术方案中，所述基于信号对称性的数字滤波算法如图3所示，具体如下

(1)拟合求取微差频信号