Методика цифровой обработки сигналов для повышения разрешающей способности газосигнализатора

Щучкин Евгений Юрьевич

В работе решается задача повышения разрешающей способности газосигнализаторов за счет применения методов цифровой обработки сигнала от аналогового датчика газа. Задача является значимой для газосигнализаторов промышленного и бытового назначения. В статье приведена схема тракта цифровой обработки для типового устройства газосигнализатора, выполненного на основе микроконтроллера с аналого-цифровым преобразователем, операционного усилителя и датчика газ. Предложенный тракт обработки сигнала включает в себя блоки компенсации влияния температуры и фильтр низких частот. В работе предложена квазилинейная модель зависимости сигнала датчика газа от температуры для формирования поправочных коэффициентов, компенсирующих ошибку при работе в расширенном диапазоне температур. Предложен алгоритм реализации цифрового фильтра низких частот, повышающего разрешающую способность газосигнализатора методом интерполяции исходных отчетов кубическими сплайнами. Важный математический результат проведенного исследования состоит в том, что методика выбора узлов интерполяции позволяет минимизировать модуль абсолютной ошибки аппроксимирующей кривой по отношению к исходным данным. По результатам моделирования было проведено сравнение описанного в статье фильтра со медианным фильтром. С точки зрения проведенного теоретического исследования можно заключить, что предложенный метод цифровой обработки сигналов может повысить разрешающую способность газосигнализаторов при определении концентрации газа, позволяя отказаться от прецизионных компонентов и снизить стоимость конечного изделия.

Ключевые слова:цифровая обработка сигналов, аналоговый датчик, газосигнализатор, медианный фильтр, интерполяция, разрешающая способность.