AD采集中的10种经典软件滤波程序优缺点分析(附程序)
在AD采集中经常要用到数字滤波,而不同情况下又有不同的滤波需求,下面是10种经典的软件滤波方法的程序和优缺点分析:
1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
2、中位值滤波法
3、算术平均滤波法
4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
6、限幅平均滤波法
7、一阶滞后滤波法
8、加权递推平均滤波法
9、消抖滤波法
10、限幅消抖滤波法
1、限副滤波
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
程序:
/* 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;
else
return new_value;
}
2、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
程序:
/* N值可根据实际情况调整
排序采用冒泡法*/
#define N 11
char filter()
{
charvalue_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-1;i++)
{
if ( value_buf》value_buf[i+1] )
{
temp =value_buf;
value_buf = value_buf[i+1];
value_buf[i+1] = temp;
}
}
}
returnvalue_buf[(N-1)/2];
}
3、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
程序:
#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) (FIR前身)
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
程序:
#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)
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
程序:
#define N 12
char filter()
{
char count,i,j;
char value_buf[N];
int sum=0;
for (count=0;count《N;count
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