AD轉(zhuǎn)換中常用的十種數(shù)字濾波法

1、數(shù)字濾波匯總10 種在 AD 采集中經(jīng)常要用到數(shù)字濾波，而不同情況下又有不同的濾波需求，下面是 經(jīng)典的軟件濾波方法的程序和優(yōu)缺點(diǎn)分析：1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）2、中位值濾波法3、算術(shù)平均濾波法4、遞推平均濾波法（又稱滑動(dòng)平均濾波法）5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）6、限幅平均濾波法7、一階滯后濾波法8、加權(quán)遞推平均濾波法9、消抖濾波法10、限幅消抖濾波法1. 限副濾波1.1. 方法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設(shè)為A）每次檢測(cè)到新值時(shí)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(wú)效，放棄本次值，

2、用上次值代替本次值1.2. 優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾1.3. 缺點(diǎn)：無(wú)法抑制那種周期性的干擾平滑度差1.4. 程序：/* A 值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整value 為有效值， new_value 為當(dāng)前采樣值濾波程序返回有效的實(shí)際值 */ #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;elsereturn new_value;

3、2. 中位值濾波法2.1. 方法：連續(xù)采樣 N 次( N 取奇數(shù))，把 N 次采樣值按大小排列 ，取中間值為本次有效值2.2. 優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的波動(dòng)干擾， 對(duì)溫度、 液位的變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有良好的濾波 效果2.3. 缺點(diǎn)：對(duì)流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜2.4. 程序：/* N 值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整 排序采用冒泡法 */ #define N 11 char filter()char value_bufN;char count,i,j,temp;for ( count=0;count<N;count+) value_bufcount = get_ad(); delay()

4、;for (j=0;j<N-1;j+)for (i=0;i<N-j 1;i+)if ( value_bufi>value_bufi+1 ) temp = value_bufi; value_bufi = value_bufi+1; value_bufi+1 = temp;return value_buf(N-1)/ 2;3. 算術(shù)平均濾波法3.1. 方法：連續(xù)取 N 個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算N 值較大時(shí)：信號(hào)平滑度較高，但靈敏度較低N 值較小時(shí)：信號(hào)平滑度較低，但靈敏度較高N值的選?。阂话懔髁浚琋=12;壓力：N=43.2. 優(yōu)點(diǎn)：適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波這樣信

5、號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng)3.3. 缺點(diǎn)：對(duì)于測(cè)量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算速度較快的實(shí)時(shí)控制不適用 比較浪費(fèi) RAM3.4. 程序：#define N 12char filter()int sum = 0;for ( count=0;count<N;count+) sum + = get_ad();delay();return (char)(sum/N);4. 遞推平均濾波法（又稱滑動(dòng)平均濾波法）（FIR前身）4.1. 方法：把連續(xù)取 N 個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列 隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為 N 每次采樣到一個(gè)新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾 , 并扔掉原來(lái)隊(duì)首的一次數(shù)據(jù) .（先進(jìn)先出原則 ）

6、 把隊(duì)列中的 N 個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算 ,就可獲得新的濾波結(jié)果N值的選取：流量， N=12;壓力：N=4;液面，N=412;溫度,N=144.2. 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高 適用于高頻振蕩的系統(tǒng)4.3. 缺點(diǎn)：靈敏度低對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差 不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差 不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合比較浪費(fèi) RAM4.4. 程序：#define N 12 char value_bufN;char i=0;char filter()char count;int sum=0;value_bufi+ = get_ad();if ( i = N ) i

7、= 0;for ( count=0;count<N,count+) sum+ = value_bufcount;return (char)(sum/N);5. 中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均 濾波法）5.1. 方法：相當(dāng)于“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法” 連續(xù)采樣 N 個(gè)數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值 然后計(jì)算 N-2 個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值N 值的選取： 3145.2. 優(yōu)點(diǎn)：融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn) 對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差5.3. 缺點(diǎn)：測(cè)量速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣比較浪費(fèi) RAM5.4. 程序：#define N 12char f

8、ilter()char count,i,j;char value_bufN;int sum=0;for (count=0;count<N;count+)value_bufcount = get_ad(); delay();for (j=0;j<N-1;j+)for (i=0;i<N-j-1;i+)if ( value_bufi>value_bufi+1 )temp = value_bufi; value_bufi = value_bufi+1; value_bufi+1 = temp; for(count=1;count<N-1;count+) sum += va

9、luecount;return (char)(sum/(N-2);6. 限幅平均濾波法6.1. 方法：相當(dāng)于“限幅濾波法”+遞“推平均濾波法每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進(jìn)行限幅處理，再送入隊(duì)列進(jìn)行遞推平均濾波處理6.2. 優(yōu)點(diǎn)：融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn) 對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣 值偏差6.3. 缺點(diǎn)：比較浪費(fèi) RAM程序略 參考子程序 1、 37. 一階滯后濾波法7.1. 方法：取 a=01本次濾波結(jié)果=(1-a) *本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果7.2. 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用 適用于波動(dòng)頻率較高的場(chǎng)合7.3. 缺點(diǎn)：相位滯后，靈敏度低 滯后程度取決于 a

10、值大小 不能消除濾波頻率高于采樣頻率的 1/2 的干 擾信號(hào)7.4. 程序：/* 為加快程序處理速度假定基數(shù)為100，a=0100 */#define a 50char value;char filter()char new_value;new_value = get_ad();return (100-a)*value + a*new_value); . 加權(quán)遞推平均濾波法8.1. 方法：是對(duì)遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán) 通常是，越接近現(xiàn)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，權(quán)取得越大。給予新采樣值的權(quán)系數(shù)越大，則靈敏度越高，但信號(hào)平滑度越低8.2. 優(yōu)點(diǎn)：適用于有較大純滯后時(shí)間常數(shù)的對(duì)象 和采樣

11、周期較短的系統(tǒng)8.3. 缺點(diǎn)：不能迅速反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)前所受干對(duì)于純滯后時(shí)間常數(shù)較小，采樣周期較長(zhǎng)，變化緩慢的信號(hào) 擾的嚴(yán)重程度，濾波效果差8.4. 程序：/* coe 數(shù)組為加權(quán)系數(shù)表，存在程序存儲(chǔ)區(qū)。 */#define N 12char code coeN = 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_bufN;int sum=0;for (count=0,count<N;count+)value_bufcount

12、 = get_ad();delay();for (count=0,count<N;count+) sum += value_bufcount*coecount; return (char)(sum/sum_coe);9. 消抖濾波法9.1. 方法：設(shè)置一個(gè)濾波計(jì)數(shù)器 將每次采樣值與當(dāng)前有效值比較： 如果采樣值=當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器清零 如果采樣值 <>當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器 +1,并判斷計(jì)數(shù)器是否 >= 上限N（溢出） 如果計(jì)數(shù)器溢出 ,則將本次值替換當(dāng)前有效值 ,并清計(jì)數(shù)器9.2. 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有較好的濾波效果 , 可避免在臨界值附近控制器的反復(fù)開(kāi)/ 關(guān)跳動(dòng)或顯示器上數(shù)值抖動(dòng)9.3. 缺點(diǎn)：對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜,則會(huì)將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)如果在計(jì)數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值 入系統(tǒng)9.4. 程序：#define N 12char filter()char count=0;char new_value; new_value = get_ad();while (value !=new_value)count+;if (