• 10种经典的软件滤波方法(转载)


    1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
    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

    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

    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

    4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
    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

    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


    6、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

    7、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

    8、加权递推平均滤波法
    A、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
    B、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
    C、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

    9、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

    10、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

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