超聲波液位計及流量計在測量中時差法的探討  二十八

6．1匹配濾波器

檢測噪聲中已知信號的有效方法就是采用匹配濾波器對含噪聲信號進(jìn)行處理。所謂匹配濾波器就是脈沖響應(yīng)等于輸入信號的時間倒置的復(fù)共軛的線性濾波器。線性濾波器的輸出信噪比最大，且最大信噪比只與信號的能量和噪聲功率譜密度有關(guān)，而與波形無關(guān)。

6．1．1匹配濾波器的定義

匹配濾波器可以用傳輸函數(shù)H(oJ)或沖擊響應(yīng)函數(shù)坤)來描述，如果濾波器的輸入為s(f)，其頻譜為s。

6．關(guān)于匹配濾波器的討論

a．觀測時間f。的選擇考慮到匹配濾波器的物理可實現(xiàn)性，其沖擊響應(yīng)函數(shù)^(f)必須滿足下述條件，即系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)不能發(fā)生在沖擊脈沖輸入之前。時刻之后輸入信號必須為零，即信號的持續(xù)時間最長只應(yīng)到t。。換句話說，觀測時間f。必須選在信號s(O結(jié)束之后，只有這樣才能將信號的能量全部利用上。若信號持續(xù)時間為T。

b．匹配濾波器對于信號的自適應(yīng)性匹配濾波器是對某一已知信號s(幻設(shè)計的，但實際上加到濾波器輸入端的信號不完全是已知的。雖然在很多場合下，認(rèn)為信號是已知的，但其到達(dá)時間、頻率和振幅都可能具有隨機(jī)性。

得到最大輸出信噪比的時刻；t。是黽(f)通過峨(國)后得到最大輸出信噪比的時刻。因s，O)與s(￡)相差一個延遲時間r，所以在設(shè)計與是O)匹配的濾波器時，其觀測時間t，應(yīng)較t。

這說明對信號s(O匹配的濾波器，對于sO)延遲某一時間r、幅度變化的信號ns“一r)也是匹配的(即輸出端仍可也得到最大的功率信噪比)。通常把匹配濾波器的這種性質(zhì)成為適應(yīng)性，即匹配濾波器對波形相同，幅度和時延不同的信號具有適應(yīng)性。

電磁流量計