消除50Hz工频干扰数字滤波器的设计

·ChineseMedicalEquipmentJournal·Vol．29No．12December2008：2008-06-15：2008-08-24：（1965-），，，，，，Email：[e-mail]。（，437100）[]：，。：FDATool。：，50Hz。：，。[]；FDATool；；[]TN973.4［］A［］1003－8868（2008）12－0025-03DesignofDigitalFilterofCancelling50HZNoiseXINGGuo-quan（BiomedicalEngineeringDepartmentofXianningCollege，Xianning437100，HubeiProvince，China）AbstractObjectiveTodesignabandstopdigitalfilterforcancellingthe50HZnoise.MethodsProcedureandFDAToolmethodwereusedinprocessing.ResultsThefilterwastestedbyablendedsinewave，theexperimentalresultshowedthatthefiltercouldcancelthe50HZnoise.ConclusionThisfiltermayeliminatearandomnoiseexceptthe50HZnoisebymodifyingtheproceduresimply.[ChineseMedicalEquipmentJournal，2008，29（12）：25-27]Keywordsdigitalfilter；FDATool；noisecancelling；bandstop1，。，。、、、、、、，、、[1]。（FiniteImpulseResponse，FIR）（InfiniteImpulseResponse，IIR）[2]。FIR，，，，，，FIRIIR5～10。IIR、，。，、、，Matlab、、。，、、。MATLAB。2IIRIIRZ－1[3]：H（Z）=MK＝0Σbkz-k1+NK=1Σakz-k（1）：H（S）=bmSm+bm-1Sm-1+…＋b0anSn+an-1Sn-1+…＋a0（2），{b，a}，，。，，H（S）H（Z），SZ。SZ：、。，。H（Z）H（S）。H（S）S[4]：S≈2T1－Z－11＋Z－1≈≈Z≈2T＋S2T－S（3）（3）SZ，，SZ，，，，Ωω，：Ω=2Ttan（ωT2）（4）3IIR0～100Hz，200Hz；，50Hz，，，fc1=49Hz，fc2=51Hz，50Hz，：clear；THESIS&RESEARCHREPORT·ChineseMedicalEquipmentJournal·Vol．29No．12December20084Simulinkcloseall；wp=[4060]/100；ws=[4951]/100；50Hzrp=3；3dBrs=20；20dBfs=200；200Hz[n，wn]=buttord(wp，ws，rp，rs)；[h]=butter(n，wn，'stop')；figure(1)，freqz(h，512，fs)；t=(0：200)/fs；s=sin(80*pi*t)+sin(100*pi*t)+sin(120*pi*t)；sf=filter(h，1，s)；sfigure(2)，subplot(2，1，1)，plot(t*200，s)；ylabel('magnitude')；xlabel('Hz')；title('')；figure(2)，subplot(2，1，2)，plot(t*200，sf)；ylabel('magnitude')；xlabel('Hz')；title('')；Y=fft(s，512)；pyy=Y.*conj(Y)/512；f=1000/512*(0：255)；figure(3)，subplot(2，1，1)，plot(f/5，pyy(1：256))；ylabel('magnitude')；xlabel('Hz')；title('')；Y=fft(sf，512)；pyy=Y.*conj(Y)/512；f=1000/512*(0：255)；figure(3)，subplot(2，1，2)，plot(f/5，pyy(1：256))；ylabel('magnitude')；xlabel('Hz')；title('')；1、2、3。1；40、50、60Hz，40、60Hz，50Hz。3。4simulinkMatlabsimulink。simulink，。FDATool（FilterDesignAnalysisTool）MATLAB[5-6]，、，FIRIIR。FilterTypeBandstop；DesignMethodIIR（Butterworth），，，4。1DSPDSPDSP12+++B-FFT11FEAToolB-FFT－160－140－120－100－80－60－40/dB-100-50050100/°0.90.80.70.60.50.40.30.20.10110.90.80.70.60.50.40.30.20.10/×πrad·sanple-1/×πrad·sanple-1320123450510152010090807060504030201001009080706050403020100/dB/dBf/Hzf/Hz200180160140120100806040200-3-2-10123f/Hz200180160140120100806040200-10123/dB/dBf/HzTHESIS&RESEARCHREPORT·ChineseMedicalEquipmentJournal·Vol．29No．12December20085，、，PC。IP，PC，MC50，MC50IP，PC，PC，MC50PC。42007，80，，100%，100%。，50%，，“、、、”[3]。，，。，、。[][1]，，.[J].，2006，27（5）：45-46.[2].C++[M].：，2004.[3]，，，.[J].，2007，29（9）：4-5.[4].[J].，2007，28（11）：36-37.4，3，sin（80πt）、sin（100πt）、sin（120πt）3，（add），，Scope1。Simulinkstart，。Scop1、Scope、SpectrumScope1、SpectrumScope，，，5、6。4MATLAB；5Scope，5Scope1；，6（a），6（b）。5MATLAB，FDATool，，50Hz，。MATLAB，DSP、FPGA。，，，IIR，。［］[1].[M].：，2000.[2]TompkinsWillisJ.[M].，，.：，2001.[3]OppenheimAV，ChaferRM.[M].，.：，1981.[4]，.[M].：，2004.[5]，，.MATLAB[M].：，2003.[6].MATLAB7.0[M].：，2005.（b）Scope1（a）Scope5MagnitudeSquared/dB1009080706050403020100Frequency/Hz-2024681012141618-20246810121416181009080706050403020100Frequency/HzMagnitudeSquared/dB（a）SpectrumScope（b）SpectrumScope16(荨荨18荨荨）荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨荨THESIS&RESEARCHREPORT