常用滤波方法

1、常用滤波方法1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）A、方法:根据经验判断，确左两次采样允许的最大偏差值（设为A）每次检测到新值时判断：如果本次值与上次值之差=A,则本次值有效如果本次值与上次值之差A,则本次值无效，放弃本次值，用上次值代替本次值B、优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰C、缺点无法抑制那种周期性的F扰平滑度差2、中位值滤波法A、方法：连续采样N次（N取奇数）把N次采样值按大小排列取中间值为本次有效值B、优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果C、缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜3、算术平均滤波法A、方法：连续取N个采样值进行

2、算术平均运算N值较大时:信号平滑度较高，但灵敏度较低N值较小时:信号平滑度较低，但灵敏度较髙N值的选取:一般流虽:,NT2；压力:N=4B、优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波这样信号的特点就是有一个平均值，信号在某一数值范羽附近上下波动C、缺点：对于测疑速度较慢或要求数据汁算速度较快的实时控制不适用比较浪费RAM4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）A、方法：把连续取N个采样值瞧成一个队列队列的长度固定为N每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据、（先进先岀原则）把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果常用滤波方法N值的选取:流量,NT2；压力:N=4

3、；液而,N=412；温度,N=14B、优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度髙适用于髙频振荡的系统C、缺点：灵敏度低对偶然岀现的脉冲性T扰的抑制作用较差不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差不适用于脉冲干扰比较严重的场合比较浪费RAM5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)A、方法：相当于中位值滤波法”+“算术平均滤波法连续采样N个数据，去掉一个最大值与一个最小值然后计算N-2个数据的算术平均值N值的选取：314B、优点：融合了两种滤波法的优点对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲F扰所引起的采样值偏差C、缺点：测量速度较慢，与算术平均滤波法一样比较浪费RAM6、限幅平均滤波法A

4、、方法:相当于“限幅滤波法”+递推平均滤波法”每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行递推平均滤波处理B、优点：融合了两种滤波法的优点对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲于扰所引起的采样值偏差C、缺点：比较浪费RAM7、一阶滞后滤波法A、方法:取 a=01本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+#上次滤波结果常用滤波方法B、优点：对周期性干扰具有良好的抑制作用适用于波动频率较髙的场合C、缺点：相位滞后，灵敏度低滞后程度取决于a值大小不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号8、加权递推平均滤波法A、方法：就是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权 通常就是，越接近现

5、时刻的数据,权取得越大。给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低B、优点：适用于有较大纯滞后时间常数的对象与采样周期较短的系统C、缺点：对于纯滞后时间常数较小,采样周期较长，变化缓慢的信号 不能迅速反应系统当前所受T扰的严重程度，滤波效果差9、消抖滤波法A、方法：设置一个滤波计数器将每次采样值与当前有效值比较：如果采样值=当前有效值，则计数器淸零如果采样值当前有效值，则计数器+1,并判断汁数器就是否=上限N（溢出）如果讣数器溢岀,则将本次值替换当前有效值，并淸计数器B、优点：对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果，可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动C、缺

6、点：对于快速变化的参数不宜如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好就是干扰值，则会将干扰值当作有效值导入 系统10、限幅消抖滤波法A、方法:相当于限幅滤波法”+消抖滤波法”先限幅，后消抖B、优点：常用滤波方法继承了 “限幅”与網抖”的优点改进了 消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将扰值导入系统C、缺点：对于快速变化的参数不宜11. IIR数字滤波器A、方法：确定信号带宽，滤之。Y(n) = a1*Y(n-1) + a2*Y(n-2) + +、 + ak*Y(n-k) + bO*X(n) + b1*X(n-1) + b2*X(n-2) + +bX(nk)B、优点:髙通，低通，带通，带阻任意。设计简单(

7、用matlab)C、缺点:运算量大。引言在微机控制系统的模拟输入信号中，一般均含有各种噪声与干扰，她们来自 被测信号源本身、传感器、外界干扰等。为了进行准确测量与控制，必须消除被 测信号中的噪声与干扰。噪声有2大类:一类为周期性的,其典型代表为50 Hz 的匚频干扰,对于这类信号，采用积分时间等于20 ms整倍数的双积分A/D转换器, 可有效地消除其影响；另一类为非周期的不规则随机信号，对于随机干扰,可以用 数字滤波方法予以削弱或滤除。所谓数字滤波，就就是通过一定的讣算或判断程 序减少干扰信号在有用信号中的比逼，因此她实际上就是一个程序滤波。数字滤波器克服了模拟滤波器的许多不足，她与模拟滤波器

8、相比有以下优 占八、(1) 数字滤波器就是用软件实现的，不需要增加硬设备，因而可琳性高、稳定 性好，不存在阻抗匹配问题。(2) 模拟滤波器通常就是各通道专用，而数字滤波器则可多通道共享，从而 降低了成本。(3) 数字滤波器可以对频率很低(如0、01 Hz)的信号进行滤波，而模拟滤波 器由于受电容容量的限制，频率不可能太低。(4) 数字滤波器可以根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数， 具有灵活、方便、功能强的特点。10种软件滤波方法的示例程序OurWay发表于2005-9-2 22:24:00 10种软件滤波方法的示例程序(JKRL) 假定从8位AD中读取数据(如果就是更高位的AD可定义

9、数据类型为int),子 程序为get_ad();常用滤波方法1、限副滤波A、方法:根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值(设为A),每次检测到新 值时判断：如果本次值与上次值之差VA,则本次值有效。如果本次值与上次值之 差扎则本次值无效，放弃本次值，用上次值代替本次值B、优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。C、缺点:无法抑制那种周期性的干扰，平滑度差。/* A值可根据实际情况调整value为有效值,new_value为前采样值滤波程序返回有效的实际值*/define A lOchar value;char filter()char new_value;new_value = get_

10、ad();if ( ( new_value - value A ) I I ( value - new_value A ) return value;return new_value;2、中位值滤波法A、方法:连续采样N次(N取奇数)，把N次采样值按大小排列，取中间值为本 次有效值。B、优点:能有效克服因偶然因素引起的波动干扰，对温度、液位的变化缓 慢的被测参数有良好的滤波效果。C、缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜。/* N值可根据实际悄况调整排序采用冒泡法*/#define N11char filter()char value_bufN；char count,i,j,temp;for

11、( count二0;countN;count+)常用滤波方法value_bufcount = get_ad(); delay ();for (j=O;jvalue_bufLi+lZ )temp = value_buf_i_: value_bufLiZ = value_bufFi+1； value_bufLi+1_ = temp;return value_buf(Nl)/2;3、算术平均滤波法A、方法:连续取N个采样值进行算术平均运算。N值较 大时:信号平滑度较高，但灵敬度较低;N值较小时:信号平滑度较低，但灵敏度较 高。N值的选取:一般流量,N=12;压力:N=4B、优点:适用于对一般具有随机

12、干扰的信号进行滤波,这样信号的特点就是 有一个平均值，信号在某一数值范用附近上下波动。C、缺点：对于测量速度较慢或要求数据汁算速度较快的实时控制不适用，比 较浪费 RAMo define N 12char filter()int sum 二 0;for ( count=0:countN;count+)sum + = get_ad(); delay ()；return (char)(sum/N);常用滤波方法4、递推平均滤波法(乂称滑动平均滤波法)A、方法:把连续取N个采样值瞧成一 个队列，队列的长度固定为N,每次采样到一个新数据放入队尾并扔掉原来队忡 的一次数据、(先进先出原则)，把队列中的N

13、个数据进行算术平均运算，就可获得 新的滤波结果o N值的选取:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=4 12;温度,N= 1 4 #define N 12 char value_bufLN:char i=O;char filter()char count:int sum=0;value_buf= get_ad();if ( i = N ) i = 0;for ( count=0;countN, count+)sum = valuebuf Zcount:return (char)(sum/N);3、中位值平均滤波法(乂称防脉冲干扰平均滤波法)A、方法:相丁中位值滤 波法” + “算术平均滤波法

14、”。连续采样N个数据，去掉一个最大值与一个最小 值,然后讣算N-2个数据的算术平均值。N值的选取:314B、优点:融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除山 于脉冲干扰所引起的采样值偏差。C、缺点:测量速度较慢，与算术平均滤波法一样，比较浪费RAMo#define N 12char filter()char count, i, j ;char valuebuf LNJ;int suhfO;for(count=0;countN:count+)value_buf Lcount.二 get_ad();delay ();for (j=O;jN-l;j+)for (i二O;ivalue_

15、bufLi+E )temp = value_buf ：_i;value_buf ZiL 二 value_bufli+1:value_bufLi+lJ 二 temp;for(count=l;countNl;count+)sum +二 valueLcount J ;return (char)(sum/(N2);6、限幅平均滤波法A、方法:相、于“限幅滤波法” + “递推平均滤波法”，每次 釆样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行递推平均滤波处理。B、优点:融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除山 于脉冲干扰所引起的采样值偏差。C、缺点：比较浪费RAMo/*/略参考子程序1、3

16、7、一阶滞后滤波法A、方法:取a=Ol,本次滤波结果=(l-a)*本次采样值+a*上 次滤波结果。B、优点:对周期性干扰具有良好的抑制作用，适用于波动频率较高的场合。C、缺点：相位滞后，灵敬度低滞后程度取决于a值大小，不能消除滤波频 率高于采样频率的1/2的干扰信号。/*为加快程序处理速度假定基数为100, d二OlOO */#define a 50char value;char filter()常用滤波方法char new_value;new_value 二 get_ad();return (100a)*value + a*new_value;8、加权递推平均滤波法A、方法:就是对递推平均滤

17、波法的改进，即不同时刻的 数据加以不同的权。通常就是，越接近现时刻的数据，权取得越大。给予新采样值 的权系数越大，则灵敏度越高,但信号平滑度越低。B、优点:适用于有较大纯滞后时间常数的对象与采样周期较短的系统。C、缺点：对于纯滞后时间常数较小,采样周期较长，变化缓慢的信号不能迅 速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差。/* coe数组为加权系数表，存在程序存储区。*/#define X 12char code coeLN =1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10, 11, 12;char code sum_coe 二 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;

18、char filter()char count:char value_bufLNJ:int sum=0;for (count二0, countN;count+)value_bufcount 二 get_ad();delay ();for (count二0, count|前有效值，则讣数器+1, 并判断计数器就是否二上限N(溢出)，如果计数器溢出，则将本次值替换当前有效常用滤波方法值，并清汁数器。B、优点:对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,可避免在临界值附近 控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动。C、缺点：对于快速变化的参数不宜，如果在讣数器溢出的那一次采样到的值 恰好就是下扰值,则会将干扰值l作有效值导入系统o#define N 1