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）
    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）
9 }" l( k  y7 U        每次检测到新值时判断：
4 h4 ]$ r3 R" c: o: c( i0 z! ~! E7 j        如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效
, r) u+ q" Q) f; w8 [        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
% V. ]. e5 {8 X' \/ d4 y* [    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
4 o- d3 ~" n4 _; P$ l) h% [        平滑度差
# v* v& f# [+ s; d: G   
2、中位值滤波法
    A、方法：
- T- J. @( C/ }+ {7 x( O, C8 C        连续采样N次（N取奇数）
( `. v9 j" s# c) {6 D        把N次采样值按大小排列
+ M) }' o! O: I+ M- U' p9 p4 ^        取中间值为本次有效值
! o4 ]- U1 I  e7 \5 g+ Z' O    B、优点：
# X6 |3 M$ S7 j" T        能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
; C0 l9 [& e: t        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：
$ ?1 B' r- r( W. e8 L8 T        对流量、速度等快速变化的参数不宜
9 ~1 v+ H; R. l5 C8 ~6 ~
3 j$ |7 l% P- M/ F3、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
$ z  D' [; U9 P5 _/ j* y        N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低
& A" q3 W" L; w' w! k' ^        N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高
9 k6 J/ D4 R! ~3 n' x! L9 l3 b% C        N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4
9 U+ p1 q: T7 ~2 R5 v; ~    B、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：
3 |8 _6 q8 i2 Q( F0 _: a" |0 d        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
6 n& A- ?# E' [0 w        比较浪费RAM
        
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
5 d5 R3 [  |$ W/ M    A、方法：
        把连续取N个采样值看成一个队列
+ V) ~0 [" i4 a  `0 t/ Q        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.(先进先出原则)
7 z& j0 ]5 _% Z        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
& I2 Z, X( t0 l3 x+ U: K% u        N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
    B、优点：
+ ^; g0 b7 \, W6 Y        对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高
6 k1 f& J, M* |) E! E) T- ~* P        适用于高频振荡的系统   
- S! I9 \! m! d# h4 v# j! c3 G$ p, s, l    C、缺点：
7 a- s; |6 F, e) y9 h        灵敏度低
2 @5 M4 R- [+ t8 C, k! w/ x5 ]        对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差
2 N* f6 g# h6 i0 S  P        不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
  V6 ~( N2 Q1 |/ V: `* K        不适用于脉冲干扰比较严重的场合
        比较浪费RAM
& x  B8 i* t+ x; V" @        
- X  S: G1 @- o/ ^5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
    A、方法：
( A& Y1 j- D" i& p+ G6 L" ?  ~6 u. i$ G        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
2 J+ L0 a8 i6 I: s% X! E        然后计算N-2个数据的算术平均值
        N值的选取：3~14
4 w8 I$ X/ ]3 V9 o( V    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，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
8 w, b( A) ?! D4 b. Y, I    C、缺点：
0 z% ]- {, p& g) t! B        测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
        比较浪费RAM


6、限幅平均滤波法
" O& n( ^7 K0 w    A、方法：
        相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
& h# a% F  Y, q8 K$ R6 b        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
  w$ ^8 ]6 \/ C    B、优点：
        融合了两种滤波法的优点
. o2 X5 d+ d  F* R$ U+ N        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：
" O  h) Y- B: m) O! i        比较浪费RAM
0 Y+ e( P4 m- U9 X
# s3 D5 w; V$ y: \  U3 m7、一阶滞后滤波法
    A、方法：
1 I  q& I5 g% y: z' f        取a=0~1
        本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果
7 P! ?1 N8 I1 r7 G6 J    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
( }. W" c* R' ?0 b, P    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：
        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。
  i8 h, \7 _- y# s        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
# Z: I9 @1 h/ C$ p+ h1 v% v    B、优点：
        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
    C、缺点：
4 o1 h+ @; b! |! Q3 f        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

9、消抖滤波法
    A、方法：
        设置一个滤波计数器
5 ^2 j( l5 {5 A' G        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
9 L$ c* Z$ p" b7 T$ S( V& k: ~        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)
1 b# D# L( \+ F% V9 z            如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器
; M/ q1 L' g& W1 T& B0 T' B1 P6 T( Q: _% O    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
3 {: A; Y5 ]; P2 ]9 z/ |2 M! R    C、缺点：
- s% _! A: O0 f9 u7 R/ |  v( H% d        对于快速变化的参数不宜
9 t/ {* U" C6 H) j, f, z) H        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
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”
6 w; a8 U- }3 m- L% n        先限幅,后消抖
    B、优点：
0 G* ]$ h" F9 O0 H5 W3 C1 W        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
    C、缺点：
) v/ m. ^- {; }        对于快速变化的参数不宜

Abricy

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$ V' S4 H8 s! G# f' w

cat12620

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