為了提高動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的精度，提出一種選取有效采樣點(diǎn)減小誤差的方式該方式選用有限沖擊響應 數字濾波的方法設計數字濾波器，并利用Matlab軟件進(jìn)行了仿真經(jīng)過(guò)濾波后的采樣信號，將重量信號大 于3 Hz以上的全部濾去，消除了汽車(chē)經(jīng)過(guò)秤臺時(shí)的各種干擾信號；保留有用的汽車(chē)軸重信號，準確提取出 有效數據稱(chēng)量段；再采用3a準則去除粗大誤差，對去除粗大誤差后的數據求和，然后取平均值作為經(jīng)過(guò)秤 臺的汽車(chē)軸重測量值對實(shí)驗結果的分析表明：通過(guò)選取有效采樣點(diǎn)，可使動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡在50%載荷時(shí)的稱(chēng) 量精度提高到1%以?xún)?/span>.

0.引言

目前，公路超載檢測和計重收費系統中廣泛應用的動(dòng)態(tài)地磅的稱(chēng)量精度一般在5%左右，其算法 大多是采用數字濾波并去掉AD采樣數據前段和后段的部分采樣點(diǎn)，對其余采樣點(diǎn)求取算術(shù)平均值的方 法由于過(guò)車(chē)的情況不一樣，汽車(chē)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重信號中混入了由于路面不平和車(chē)輛振動(dòng)等因素引起的干擾信 號例如，加速或者減速過(guò)車(chē)、車(chē)輛顛簸等情況都會(huì )使得車(chē)軸AD的采樣波形發(fā)生較大變化，所以采用 這種算法就使得計算結果精度較低因此，在外界隨機不確定度干擾因素的作用下如何準確測量真實(shí)軸重信號，就成了汽車(chē)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵。
1.采樣信號分析

理想情況下，汽車(chē)經(jīng)過(guò)秤臺的波形為梯形波，上升和下降沿分別是汽車(chē)輪胎上下秤臺的過(guò)程對不 同的車(chē)速，梯形波的上升沿和下降沿的長(cháng)度和角度不相同。實(shí)際測得的汽車(chē)過(guò)秤信號如圖1和圖2中 曲線(xiàn)所示在重量信號中，除了混有汽車(chē)自身的振動(dòng)引起的干擾外，還有秤臺的振動(dòng)以及路面平整程度、 外界工頻信號等干擾因素的影響。

由圖1和圖2可以看出，相同重量時(shí)，車(chē)輛以不同的速度通過(guò)，輪軸重量的波形不同，達到最高點(diǎn) 的時(shí)刻也不相同如果在算法中采用簡(jiǎn)單地去掉前邊和后邊的部分采樣點(diǎn)的辦法，會(huì )使得有效數據被舍 去，即只取得了一部分有效數據，這就使得在AD采樣速率低的情況下不能得到車(chē)輛重量的真實(shí)值，或 者使得車(chē)輛在上下秤臺時(shí)過(guò)渡段的數據被當作有效數據參與運算，在取樣和運算中造成較大誤差所 以，根據波形確定有效數據段是一種更加合理可靠的方法，采用此法能進(jìn)一步提高稱(chēng)量精度。

2.信號處理

在實(shí)際測試中發(fā)現.汽車(chē)的重量信號為小于3 Hz的信號.大于3 Hz的信號一般是由于外界的干擾 因素造成的.例如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機震動(dòng)、秤臺的抖動(dòng)或者道路不平等，所以選用FIR的Kaiser窗方 法將重量信號大于3 Hz以上的全部濾去，保留 有用的汽車(chē)軸重信號處理過(guò)程如圖3所示。

Kaiser窗是一種適應性較強的窗函數，具有較陡的過(guò)渡帶，它是一種近似最佳的窗函數,其表達式為

第一步，對采樣信號進(jìn)行數字濾波。以圖1所示波形為例對其AD值進(jìn)行濾波選用的Kaiser窗階數為16階，計算得到/3值為5 653.這樣選取的Kaiser窗，對于給定阻帶衰減，提供了最大主瓣寬
度，從而具有最陡的過(guò)渡帶，有利于提取有效采樣點(diǎn)MATLAB仿真結果，如圖4所示

第二步，選取有效數據段有效數據段的起始點(diǎn)為AD采樣數值達到第一個(gè)最大值的時(shí)刻，有效數據結束點(diǎn)為AD采樣數據從最后一個(gè)采樣值往前比較，達到第一個(gè)最大值的時(shí)刻，在起始點(diǎn)和結束點(diǎn)之間的數據即為算法中要用的有效數據。

第三步，對濾波后的數據按照3P準則去除粗大誤差?.這樣可以消除由于外界干擾所造成的個(gè)別采樣值的粗大誤差對整個(gè)測量結果的影響.使計算結果最大限度地逼近車(chē)軸的真實(shí)重量設對被測量進(jìn)行等精度測量.得到獨立的測量 55GG值X 1, X 2,…,Xn,其算術(shù)平均值為

3.實(shí)驗結果

上述方法經(jīng)實(shí)驗測試效果很好，實(shí)驗用兩軸載重貨車(chē)(加載砝碼)，在額定軸載荷為30 t的動(dòng)態(tài)地磅上進(jìn)行測試在靜態(tài)情況下稱(chēng)得汽車(chē)前軸重量是5 193 kg,后軸重量是14 175 kg測試車(chē)分別以快 速、慢速及變速等多種形式通過(guò)秤臺，實(shí)驗測得部分數據及處理運算結果如表1所示。

4.結論

相比單純地使用數字濾波的方法，選取有效采樣點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)數據處理的方法將動(dòng)態(tài)地磅在50% 載荷的稱(chēng)量精度得到了提高此方法不需要大量的采樣數據，即使AD采集到的周期信號不完整，也能 有效地將測得的軸重量誤差控制在1%以?xún)仍趯V波后的數據進(jìn)行處理時(shí)，按照3Q準則去除粗大誤 差，消除了由于外界干擾所造成的個(gè)別采樣值的粗大誤差對整個(gè)測量結果的影響，求取有效數據和的平 均值，使計算結果最大限度地逼近車(chē)軸的真實(shí)重量。