10種經典的軟件濾波方法

　　簡介：本文介紹了10中經典的軟件濾波的方法，讓我們一起來看一下。

　　1、限幅濾波法(又稱程序判斷濾波法)

　　A、方法：

　　根據經驗判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值(設為A)

　　每次檢測到新值時判斷：

　　如果本次值與上次值之差<=A,則本次值有效

　　如果本次值與上次值之差>A,則本次值無效,放棄本次值,用上次值代替本次值

　　B、優(yōu)點：

　　能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾

　　C、缺點

　　無法抑制那種周期性的干擾

　　平滑度差

　　2、中位值濾波法

　　A、方法：

　　連續(xù)采樣N次(N取奇數)

　　把N次采樣值按大小排列

　　取中間值為本次有效值

　　B、優(yōu)點：

　　能有效克服因偶然因素引起的波動干擾

　　對溫度、液位的變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果

　　C、缺點：

　　對流量、速度等快速變化的參數不宜

　　3、算術平均濾波法

　　A、方法：

　　連續(xù)取N個采樣值進行算術平均運算

　　N值較大時：信號平滑度較高，但靈敏度較低

　　N值較小時：信號平滑度較低，但靈敏度較高

　　N值的選取：一般流量，N=12;壓力：N=4

　　B、優(yōu)點：

　　適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波

　　這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數值范圍附近上下波動

　　C、缺點：

　　對于測量速度較慢或要求數據計算速度較快的實時控制不適用

　　比較浪費RAM

　　4、遞推平均濾波法(又稱滑動平均濾波法)

　　A、方法：

　　把連續(xù)取N個采樣值看成一個隊列

　　隊列的長度固定為N

　　每次采樣到一個新數據放入隊尾,并扔掉原來隊首的一次數據.(先進先出原則)

　　把隊列中的N個數據進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果

　　N值的選取：流量，N=12;壓力：N=4;液面，N=4~12;溫度，N=1~4

　　B、優(yōu)點：

　　對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高

　　適用于高頻振蕩的系統(tǒng)

　　C、缺點：

　　靈敏度低

　　對偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差

　　不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差

　　不適用于脈沖干擾比較嚴重的場合

　　比較浪費RAM

　　5、中位值平均濾波法(又稱防脈沖干擾平均濾波法)

　　A、方法：

　　相當于“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”

　　連續(xù)采樣N個數據，去掉一個最大值和一個最小值

　　然后計算N-2個數據的算術平均值

　　N值的選取：3~14

　　B、優(yōu)點：

　　融合了兩種濾波法的優(yōu)點

　　對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差

　　C、缺點：

　　測量速度較慢，和算術平均濾波法一樣

　　比較浪費RAM

　　6、限幅平均濾波法

　　A、方法：

　　相當于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”

　　每次采樣到的新數據先進行限幅處理，

　　再送入隊列進行遞推平均濾波處理

　　B、優(yōu)點：

　　融合了兩種濾波法的優(yōu)點

　　對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差

　　C、缺點：

　　比較浪費RAM

　　7、一階滯后濾波法

　　A、方法：

　　取a=0~1

　　本次濾波結果=(1-a)*本次采樣值+a*上次濾波結果

　　B、優(yōu)點：

　　對周期性干擾具有良好的抑制作用

　　適用于波動頻率較高的場合

　　C、缺點：

　　相位滯后，靈敏度低

　　滯后程度取決于a值大小

　　不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號

　　8、加權遞推平均濾波法

　　A、方法：

　　是對遞推平均濾波法的改進，即不同時刻的數據加以不同的權

　　通常是，越接近現(xiàn)時刻的數據，權取得越大。

　　給予新采樣值的權系數越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低

　　B、優(yōu)點：

　　適用于有較大純滯后時間常數的對象

　　和采樣周期較短的系統(tǒng)

　　C、缺點：

　　對于純滯后時間常數較小，采樣周期較長，變化緩慢的信號

　　不能迅速反應系統(tǒng)當前所受干擾的嚴重程度，濾波效果差

　　9、消抖濾波法

　　A、方法：

　　設置一個濾波計數器

　　將每次采樣值與當前有效值比較：

　　如果采樣值=當前有效值，則計數器清零

　　如果采樣值<>當前有效值，則計數器+1，并判斷計數器是否>=上限N(溢出)

　　如果計數器溢出,則將本次值替換當前有效值,并清計數器

　　B、優(yōu)點：

　　對于變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果,

　　可避免在臨界值附近控制器的反復開/關跳動或顯示器上數值抖動

　　C、缺點：

　　對于快速變化的參數不宜

　　如果在計數器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當作有效值導入系統(tǒng)

　　10、限幅消抖濾波法

　　A、方法：

　　相當于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”

　　先限幅,后消抖

　　B、優(yōu)點：

　　繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點

　　改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷,避免將干擾值導入系統(tǒng)

　　C、缺點：

　　對于快速變化的參數不宜