单片机实现软件滤波

cyxs

1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
$ C. t* D0 K1 N: k    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：
; G) }- L. h5 X- _, J4 f        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
. S" [# }! q/ l. n: h    B、优点：
/ x3 i* j6 p' k+ h' [) H- O        能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
    C、缺点
3 X/ `1 V; O. j- Q7 A2 I6 L        无法抑制那种周期性的干扰
        平滑度差
   
- X% @) t& f' l7 A* L/ R2、中位值滤波法
9 p+ [' T% X% c' I3 z    A、方法：
; Y$ u0 G( j1 K5 J- {; _1 Q        连续采样N次（N取奇数）
1 l$ k- R8 u6 L9 z3 m) k" ]        把N次采样值按大小排列
$ S' L; j( N+ W' d$ m1 [9 _2 \        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
* G+ Y: O! ^( |1 D
# T5 B/ m2 \+ o+ O8 G  P; Q3、算术平均滤波法
# X2 P4 s$ B* `* H) I) _+ u. a    A、方法：
        连续取N个采样值进行算术平均运算
( k& A: _+ x8 t4 G3 m  ?* y, s        N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低
* h& N6 c" X4 N1 R! A        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=4
    B、优点：
) N0 ~2 V1 c& O7 i: Q# n4 m/ h        适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波
        这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动
    C、缺点：
        对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用
- A$ R2 ~9 J# z/ }+ X2 a) H7 {        比较浪费RAM
! Y+ V% @; c% q/ d: _) O! C        
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
    A、方法：
        把连续取N个采样值看成一个队列
        队列的长度固定为N
; P8 t8 q6 \$ z        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.(先进先出原则)
        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
& Q6 ]& Z* f. N        N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
8 t- a" L7 V5 m4 a' b3 U# L. \    B、优点：
        对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高
* U5 i" [9 k0 z# W        适用于高频振荡的系统   
    C、缺点：
        灵敏度低
; ~- Y# m3 D3 k( ?0 ?( u) X        对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差
# a* ^" s: j6 M1 M( `4 ^+ Y        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
" J$ h6 |1 C) I6 P9 J$ m, u. v& U        比较浪费RAM
        
1 N! ?# T7 E% f$ ?6 P5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
2 a$ ~" F( I0 d& d6 u1 x' C    A、方法：
, s0 b: o3 f- Y. g7 k1 `        相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”
        连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值
        然后计算N-2个数据的算术平均值
1 m4 L( N8 V; r# o        N值的选取：3~14
    B、优点：
        融合了两种滤波法的优点
" I# _! a0 N1 x9 p3 g        对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
    C、缺点：
, Z& q3 A* T  t# S6 i        测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
        比较浪费RAM

: _7 C0 L1 F8 `+ z# f9 Q
6、限幅平均滤波法
; D8 ^, h5 l5 O2 r, b0 ~' v    A、方法：
        相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
4 R" b/ Q+ F  X/ ~+ I        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：
+ S3 r# x. Q* Y# Z, u% Q        融合了两种滤波法的优点
( E1 L* `* D/ \* d; B* n# M- G3 X3 \        对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
) k$ g# m8 Z8 W- b3 w) T+ n4 w& D- J1 j    C、缺点：
% Q4 ]4 t' A0 i: k1 {' ?7 X% e        比较浪费RAM

7、一阶滞后滤波法
2 B1 N5 a( u) o# y, m    A、方法：
        取a=0~1
        本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果
# R# |! R6 ~/ O5 a3 z    B、优点：
        对周期性干扰具有良好的抑制作用
5 Y+ Y/ J% r2 F9 a0 v9 r+ B% }7 [: d        适用于波动频率较高的场合
9 ~# v) T: m0 ]$ `    C、缺点：
% A: F6 D0 D$ g& p        相位滞后，灵敏度低
1 L, Q, w% B1 i* U) q) l/ j4 a        滞后程度取决于a值大小
! _/ y$ \! q$ B* G: ]        不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号
4 F2 s( y$ X7 i8 a6 A        
( d- U! S# k. c8、加权递推平均滤波法
    A、方法：
        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
        通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。
( X! z! R. T# r' [9 h        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：
* s) }5 Y( B; k. g: z        适用于有较大纯滞后时间常数的对象
        和采样周期较短的系统
9 g( q9 \4 b! E0 m+ A% X    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
) P8 P! N  W- R6 N1 ]2 a        不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差

/ R5 ]) B8 }2 u9、消抖滤波法
/ \6 e. b0 T3 t/ i) }    A、方法：
8 V; j+ ]2 W9 H; k" I3 f        设置一个滤波计数器
6 t# ]: l; v* v+ t7 F! M% C        将每次采样值与当前有效值比较：
        如果采样值＝当前有效值，则计数器清零
% J1 ~, Q: M- w+ e        如果采样值<>当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否>=上限N(溢出)
            如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器
/ W; i9 g5 i& L    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
% I: {4 x, D4 j6 s: I2 ]        如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导
* |7 t/ @) q/ P: X入系统

) x9 }) U4 ]4 m" g( I10、限幅消抖滤波法
    A、方法：
, I8 q( c: D4 }" h1 N0 C7 k9 B        相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
        先限幅,后消抖
    B、优点：
        继承了“限幅”和“消抖”的优点
        改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统
& B! n! [6 W9 [! p' J/ A/ j  p' L& R    C、缺点：
        对于快速变化的参数不宜

Abricy

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cat12620

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