单片机实现软件滤波

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1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
    A、方法：
2 A, |( C% D; \0 I        根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）
$ A( X+ U3 l5 e: z( i: [7 u        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干扰
        平滑度差
   
$ O3 _' i5 c$ U. |  k$ l/ z2、中位值滤波法
9 S; @* \& {5 e" c7 n# S0 O/ v    A、方法：
$ b2 e- A7 F0 O2 n8 X) |4 P        连续采样N次（N取奇数）
, s! E  O# S9 D# @3 m9 w        把N次采样值按大小排列
% v; R; Q2 w! o# z+ q  A8 S% M        取中间值为本次有效值
    B、优点：
( t3 D+ |$ k5 _; ~' T& e        能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
: f& k* V1 b" t, b        对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
# a# w  l5 ~/ w    C、缺点：
9 |9 f$ e0 r% I% g9 L$ G        对流量、速度等快速变化的参数不宜
( P1 Z& P5 n. K( R
2 C6 e( V/ L/ ?; r1 F- C: x3、算术平均滤波法
0 M# d9 X1 T: C; e    A、方法：
$ o1 l8 m3 W, [" p3 y6 B9 K        连续取N个采样值进行算术平均运算
) J4 @# ~% e+ P        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，但灵敏度较高
        N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4
    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
* j4 P" i  p1 `! Q/ r7 A6 W    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
0 U$ _- u# U! g9 M        比较浪费RAM
        
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
9 ?! K2 i# v9 e4 V9 v" y( p, \    A、方法：
+ A/ ~) E% i7 `. S) ?2 S% ]& P        把连续取N个采样值看成一个队列
! d" `* S' v, G6 Q9 t+ M, k& |' @        队列的长度固定为N
! i& q5 X- r  t2 d7 i        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)
+ l& y. e% N7 k; _0 J        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
        N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
. B& w" ^1 g8 h4 A3 _    B、优点：
& `3 W6 }, W: W% E* g- V$ |        对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高
        适用于高频振荡的系统   
$ c* K5 f' P* g9 k+ c    C、缺点：
+ o+ O, L: k% O" \+ `& y, |        灵敏度低
# w. S" c8 ^# Q9 w( a( z. _        对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差
        不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
! X3 V2 J( W: g4 Y        不适用于脉冲干扰比较严重的场合
        比较浪费RAM
        
8 B" u# g9 y' ~! I9 b8 |1 j  M8 a5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
+ w  ]* g: n9 O& M: c    A、方法：
* h6 @- g. y8 }        相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”
; k, i" Z* a  n! `5 {5 ]        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
8 }- y4 Q9 q. N# i! Q        N值的选取：3~14
    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
6 f; l* s% ]6 I% ~" P    C、缺点：
        测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
4 e2 f; N( k8 y4 O        比较浪费RAM

" O8 W4 I# h% n& p
! n4 O9 p7 {7 W6、限幅平均滤波法
    A、方法：
        相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
- z# Y- t: @9 y4 N! D        每次采样到的新数据先进行限幅处理，
# r- M7 S8 t. }* e  |/ {        再送入队列进行递推平均滤波处理
    B、优点：
& d7 Z5 I9 L$ v! q5 n8 W        融合了两种滤波法的优点
' O5 l5 X  T8 ~        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
0 v# g- g4 V5 V7 R4 m0 ^" C" `    C、缺点：
        比较浪费RAM

7、一阶滞后滤波法
    A、方法：
; k( f3 K2 z+ W4 h        取a=0~1
/ p" ]9 s7 Z: b; {        本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果
    B、优点：
* A3 @8 @$ Z  C$ I* Y8 h5 p+ y        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，灵敏度低
" X0 w& O- G' Q5 @# N1 c* H, c        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
6 y) x2 m7 ?) @- N$ J& o        通常是，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
# P( S* Q6 V2 i$ V5 B8 |    B、优点：
4 K* j7 X/ {7 q( O0 l1 {8 _. x6 X        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：
        对于纯滞后时间常数较小，采样周期较长，变化缓慢的信号
4 P% k/ _$ U' d        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：
! Z# k( t6 n! t3 I( z        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，则计数器清零
        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)
/ A* `' A+ `8 m! M$ l            如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器
, ^9 {3 v, @. x! T3 @+ o: K. M6 n    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 u1 f9 ~$ F& Y4 l1 G$ E    C、缺点：
        对于快速变化的参数不宜
1 R2 M" @4 z* n        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
4 _  d: n$ Y# A入系统
# E& S- O1 z! w% }
10、限幅消抖滤波法
1 T+ ^, t' A) n    A、方法：
# @. [. x6 r+ A0 P" Q- i        相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
* h  @1 H1 w( x' H        先限幅,后消抖
    B、优点：
+ V3 ~* Q) m, g        继承了“限幅”和“消抖”的优点
* W0 ^0 `) c* ^8 j# Q$ U3 G, U        改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统
; t$ z3 ^: C% O0 ?# t$ f    C、缺点：
        对于快速变化的参数不宜

Abricy

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/ A1 n' O  A. X7 W; \0 R

cat12620

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