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          基于嵌入式測控系統(tǒng)的數(shù)字濾波方法設(shè)計

          作者: 時間:2011-12-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          0 引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/149915.htm

            模擬信號都必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換才能被控制器接收。但在干擾作用于模擬信號之后,其A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果往往會偏離真實值。因此,僅采樣一次是無法確定該結(jié)果是否可信的,而必須多次采樣,才能得到一個A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)系列,然后通過某種處理,才能得到一個可信度較高的結(jié)果。這種從數(shù)據(jù)系列中提取逼近真值的軟件算法,通常稱為算法。相對于硬件的優(yōu)越性在于其無需硬件且可靠性高,尤其對頻率很高或很低的信號進行濾波。此外,由于對多輸入通道可共用一個濾波程序,故可大大降低產(chǎn)品成本。

            1 測控中常見的濾波算法

            1.1 限幅濾波

            首先根據(jù)被測對象確定相鄰兩次采樣所允許的最大差值△Y,然后在每次采樣后和上次有效采樣值進行比較,如果變化幅度不超過△Y,則本次采樣有效;否則,本次采樣值被視為干擾而放棄,而以上次采樣值為準。其原理可用如下公式表示:

          限幅濾波

            其中,yn為第n次采樣值,yn-1為第(n-1)次采樣值。

            實現(xiàn)上述過程的參考程序(返回有效的采樣值)如下:

          參考程序

            限幅濾波主要用于處理變化比較緩慢的數(shù)據(jù),如溫度、濕度、液位等。該使用的關(guān)鍵是要選取合適的門限△Y?!鱕通??筛鶕?jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得,必要時也可由實驗得到。

            1.2中值濾波

            這種濾波方式一般對目標參數(shù)連續(xù)采樣N次(N一般為奇數(shù)),然后把N次采樣值進行排序,再取中間值作為有效值。對于變化很慢的參數(shù),也可以增加采樣次數(shù)。而對于變化較為劇烈的參數(shù),此法不宜采用。其參考程序如下:

          參考程序

            1.3算術(shù)平均濾波

            該算法對目標參數(shù)先進行連續(xù)采樣,然后求其算術(shù)平均值作為有效采樣值。該算法適用于對具有隨機干擾的信號進行濾波。這種信號的特點是有一個平均值。信號在某一數(shù)值附近上下波動。信號的平滑程度完全取決于采樣次數(shù)N,采樣次數(shù)越多,平滑效果越好,但的靈敏度也會下降。為方便求平均值,N一般取4、8、16之類的2的整數(shù)次冪,以便用移位法來代替除法。其參考程序如下:

          參考程序

            1.4去極值平均濾波

            算術(shù)平均濾波不能消除明顯的脈沖干擾,而只是將其影響削弱。由于明顯干擾會使采樣值遠離其真實值,因此可以比較容易地將其剔除,而不參加平均值計算,從而使平均濾波的輸出值更接近真實值,這就是去極值算法,又稱為防脈沖干擾平均值濾波算法。該的原理是連續(xù)采樣N次,并將其累加求和,同時找出其中的最大值和最小值,再從累加和中減去最大值和最小值,再按N-2個采樣值求平均,即可獲得有效采樣值。為方便求平均值,N-2應(yīng)為2、4、8、16,故N常取4、6、10、18。其參考程序如下:

          參考程序

          linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)

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