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
程序默认对int类型数据进行滤波,如需要对其他类型进行滤波,只需要把程序中所有int替换成long、float或者double即可。
1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
A、名称:限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
B、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。
C、优点:
能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。
D、缺点:
无法抑制那种周期性的干扰。
平滑度差。
1 #define A 10 2 3 char value; 4 5 char filter() 6 { 7 char new_value; 8 new_value = get_ad(); 9 if ( ( new_value - value > A ) || ( value - new_value > A ) 10 return value; 11 return new_value; 12 13 }
2、中位值滤波法
A、名称:中位值滤波法
B、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。
C、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。
D、缺点:
对流量、速度等快速变化的参数不宜。
1 2、中位值滤波法 2 /* N值可根据实际情况调整 3 排序采用冒泡法*/ 4 #define N 11 5 6 char filter() 7 { 8 char value_buf[N]; 9 char count,i,j,temp; 10 for ( count=0;count<N;COUNT++) 11 { 12 value_buf[count] = get_ad(); 13 delay(); 14 } 15 for (j=0;j<N-1;J++) 16 { 17 for (i=0;i<N-J;I++) 18 { 19 if ( value_buf>value_buf[i+1] ) 20 { 21 temp = value_buf; 22 value_buf = value_buf[i+1]; 23 value_buf[i+1] = temp; 24 } 25 } 26 } 27 return value_buf[(N-1)/2]; 28 }
3、算术平均滤波法
A、名称:算术平均滤波法
B、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。
C、优点:
适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波;
这种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。
D、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。
1 #define N 12 2 3 char filter() 4 { 5 int sum = 0; 6 for ( count=0;count<N;COUNT++) 7 { 8 sum + = get_ad(); 9 delay(); 10 } 11 return (char)(sum/N); 12 }
4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
A、名称:递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
B、方法:
把连续取得的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,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。
C、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。
D、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。
1 #define N 12 2 3 char value_buf[N]; 4 char i=0; 5 6 char filter() 7 { 8 char count; 9 int sum=0; 10 value_buf[i++] = get_ad(); 11 if ( i == N ) i = 0; 12 for ( count=0;count<N,COUNT++) 13 sum = value_buf[count]; 14 return (char)(sum/N); 15 }
5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
A、名称:中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
B、方法:
采一组队列去掉最大值和最小值后取平均值,
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。
C、优点:
融合了“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”两种滤波法的优点。
对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由其所引起的采样值偏差。
对周期干扰有良好的抑制作用。
平滑度高,适于高频振荡的系统。
D、缺点:
计算速度较慢,和算术平均滤波法一样。
比较浪费RAM。
1 #define N 12 2 3 char filter() 4 { 5 char count,i,j; 6 char value_buf[N]; 7 int sum=0; 8 for (count=0;count<N;COUNT++) 9 { 10 value_buf[count] = get_ad(); 11 delay(); 12 } 13 for (j=0;j<N-1;J++) 14 { 15 for (i=0;i<N-J;I++) 16 { 17 if ( value_buf>value_buf[i+1] ) 18 { 19 temp = value_buf; 20 value_buf = value_buf[i+1]; 21 value_buf[i+1] = temp; 22 } 23 } 24 } 25 for(count=1;count<N-1;COUNT++) 26 sum += value[count]; 27 return (char)(sum/(N-2)); 28 }
6、限幅平均滤波法
A、名称:限幅平均滤波法
B、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。
C、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。
D、缺点:
比较浪费RAM
7、一阶滞后滤波法
A、名称:一阶滞后滤波法
B、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。
C、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。
D、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1/2的干扰信号
1 #define a 50 2 3 char value; 4 5 char filter() 6 { 7 char new_value; 8 new_value = get_ad(); 9 return (100-a)*value + a*new_value; 10 }
8、加权递推平均滤波法
A、名称:加权递推平均滤波法
B、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;
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。
C、优点:
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。
D、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;
不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差。
1 #define N 12 2 3 char code coe[N] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}; 4 char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12; 5 6 char filter() 7 { 8 char count; 9 char value_buf[N]; 10 int sum=0; 11 for (count=0,count<N;COUNT++) 12 { 13 value_buf[count] = get_ad(); 14 delay(); 15 } 16 for (count=0,count<N;COUNT++) 17 sum += value_buf[count]*coe[count]; 18 return (char)(sum/sum_coe); 19 }
9、消抖滤波法
A、名称:消抖滤波法
B、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。
C、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。
D、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。
1 #define N 12 2 3 char filter() 4 { 5 char count=0; 6 char new_value; 7 new_value = get_ad(); 8 while (value !=new_value); 9 { 10 count++; 11 if (count>=N) return new_value; 12 delay(); 13 new_value = get_ad(); 14 } 15 return value; 16 }