10種經典的軟體濾波方法

2020-12-05 電子產品世界

　　簡介：本文介紹了10中經典的軟體濾波的方法，讓我們一起來看一下。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/280269.htm

　　1、限幅濾波法(又稱程序判斷濾波法)

　　A、方法：

　　根據經驗判斷，確定兩次採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、優點：

　　能有效克服因偶然因素引起的脈衝幹擾

　　C、缺點

　　無法抑制那種周期性的幹擾

　　平滑度差

　　2、中位值濾波法

　　A、方法：

　　連續採樣N次(N取奇數)

　　把N次採樣值按大小排列

　　取中間值為本次有效值

　　B、優點：

　　能有效克服因偶然因素引起的波動幹擾

　　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：

　　連續取N個採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、優點：

　　適用於對一般具有隨機幹擾的信號進行濾波

　　這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數值範圍附近上下波動

　　C、缺點：

　　對於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：

　　把連續取N個採樣值看成一個隊列

　　隊列的長度固定為N

　　每次採樣到一個新數據放入隊尾,並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、優點：

　　對周期性幹擾有良好的抑制作用，平滑度高

　　適用於高頻振蕩的系統

　　C、缺點：

　　靈敏度低

　　對偶然出現的脈衝性幹擾的抑制作用較差

　　不易消除由於脈衝幹擾所引起的採樣值偏差

　　不適用於脈衝幹擾比較嚴重的場合

　　比較浪費RAM

　　5、中位值平均濾波法(又稱防脈衝幹擾平均濾波法)

　　A、方法：

　　相當於「中位值濾波法」+「算術平均濾波法」

　　連續採樣N個數據，去掉一個最大值和一個最小值

　　然後計算N-2個數據的算術平均值

　　N值的選取：3~14

　　B、優點：

　　融合了兩種濾波法的優點

　　對於偶然出現的脈衝性幹擾，可消除由於脈衝幹擾所引起的採樣值偏差

　　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：

　　相當於「限幅濾波法」+「遞推平均濾波法」

　　每次採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、優點：

　　融合了兩種濾波法的優點

　　對於偶然出現的脈衝性幹擾，可消除由於脈衝幹擾所引起的採樣值偏差

　　C、缺點：

　　比較浪費RAM

　　7、一階滯後濾波法

　　A、方法：

　　取a=0~1

　　本次濾波結果=(1-a)*本次採樣值+a*上次濾波結果

　　B、優點：

　　對周期性幹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：

　　相位滯後，靈敏度低

　　滯後程度取決於a值大小

　　不能消除濾波頻率高於採樣頻率的1/2的幹擾信號

　　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，越接近現時刻的數據，權取得越大。

　　給予新採樣值的權係數越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低

　　B、優點：

　　適用於有較大純滯後時間常數的對象

　　和採樣周期較短的系統

　　C、缺點：

　　對於純滯後時間常數較小，採樣周期較長，變化緩慢的信號

　　不能迅速反應系統當前所受幹擾的嚴重程度，濾波效果差

　　9、消抖濾波法

　　A、方法：

　　設置一個濾波計數器

　　將每次採樣值與當前有效值比較：

　　如果採樣值=當前有效值，則計數器清零

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

　　如果計數器溢出,則將本次值替換當前有效值,並清計數器

　　B、優點：

　　對於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覆開/關跳動或顯示器上數值抖動

　　C、缺點：

　　對於快速變化的參數不宜

　　如果在計數器溢出的那一次採樣到的值恰好是幹擾值,則會將幹擾值當作有效值導入系統

　　10、限幅消抖濾波法

　　A、方法：

　　相當於「限幅濾波法」+「消抖濾波法」

　　先限幅,後消抖

　　B、優點：

　　繼承了「限幅」和「消抖」的優點

　　改進了「消抖濾波法」中的某些缺陷,避免將幹擾值導入系統

　　C、缺點：

　　對於快速變化的參數不宜

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