一、限幅滤波法

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)

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

二、中位值滤波法

A、方法:

连续采样N次(N取奇数)

把N次采样值按大小排列

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

三、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

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

 

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

比较浪费RAM

 

四、递推平均滤波法

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

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

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:

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、缺点:

灵敏度低

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

不适用于脉冲干扰比较严重的场合

比较浪费RAM

五、中位值平均滤波法

A、方法:

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

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

 

C、缺点:

测量速度较慢,和算术平均滤波法一样

比较浪费RAM

六、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”

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:

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

 

C、缺点:

比较浪费RAM

 

七、一阶滞后滤波法

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

 

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

 

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

 

七、一阶滞后滤波法

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

 

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

 

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

 

九、消抖滤波法

A、方法:

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)

如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器

 

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

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

 

十、限幅消抖滤波法

A、方法:

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

 

C、缺点:

对于快速变化的参数不宜

 

示例程序

 

假定从8位AD中读取数据(如果是更高位的AD可定义数据类型为int),子程序为get_ad();

 

1、限副滤波
/*  A值可根据实际情况调整
    value为有效值,new_value为当前采样值  
    滤波程序返回有效的实际值 */
#define A 10
 
char value;
 
char filter()
{
   char  new_value;
   new_value = get_ad();
   if ( ( new_value - value >A ) || ( value - new_value > A )
      return value;
   return new_value;
 
}
 
2、中位值滤波法
/*  N值可根据实际情况调整
    排序采用冒泡法*/
#define N  11
 
char filter()
{
   char value_buf[N];
   char count,i,j,temp;
   for ( count=0;count<N;count++)
   {
      value_buf[count] =get_ad();
      delay();
   }
   for (j=0;j<N-1;j++)
   {
      for (i=0;i<N-j;i++)
      {
         if (value_buf>value_buf[i+1] )
         {
           temp = value_buf;
           value_buf = value_buf[i+1];
            value_buf[i+1] = temp;
         }
      }
   }
   return value_buf[(N-1)/2];
}    
 
3、算术平均滤波法 
#define N 12
 
char filter()
{
   int  sum = 0;
   for (count=0;count<N;count++)
   {
      sum + = get_ad();
      delay();
   }
   return (char)(sum/N);
}
 
4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
#define N 12
 
char value_buf[N];
char i=0;
 
char filter()
{
   char count;
   int  sum=0;
   value_buf[i++] = get_ad();
   if ( i == N )   i = 0;
   for (count=0;count<N,count++)
      sum =value_buf[count];
   return (char)(sum/N);
}
 
5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
#define N 12
 
char filter()
{
   char count,i,j;
   char value_buf[N];
   int  sum=0;
   for (count=0;count<N;count++)
   {
      value_buf[count] =get_ad();
      delay();
   }
   for (j=0;j<N-1;j++)
   {
      for (i=0;i<N-j;i++)
      {
         if (value_buf>value_buf[i+1] )
         {
           temp = value_buf;
           value_buf = value_buf[i+1];
            value_buf[i+1] = temp;
         }
      }
   }
  for(count=1;count<N-1;count++)
      sum += value[count];
   return (char)(sum/(N-2));
}
 
6、限幅平均滤波法
参考子程序1、3
 
7、一阶滞后滤波法
/* 为加快程序处理速度假定基数为100,a=0~100 */
 
#define a 50
 
char value;
 
char filter()
{
   char  new_value;
   new_value = get_ad();
   return (100-a)*value +a*new_value;
}
 
8、加权递推平均滤波法
/* coe数组为加权系数表,存在程序存储区。*/
 
#define N 12
 
char code coe[N] ={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
char code sum_coe =1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;
 
char filter()
{
   char count;
   char value_buf[N];
   int  sum=0;
   for(count=0,count<N;count++)
   {
      value_buf[count] =get_ad();
      delay();
   }
   for(count=0,count<N;count++)
      sum +=value_buf[count]*coe[count];
   return (char)(sum/sum_coe);
}
 
9、消抖滤波法 
#define N 12
 
char filter()
{
   char count=0;
   char new_value;
   new_value = get_ad();
   while (value !=new_value);
   {
      count++;
      if (count>=N)  return new_value;
       delay();
      new_value = get_ad();
   }
   return value;    
}

 

10、限幅消抖滤波法

略参考子程序1、9