在AD收集中常常要用到数字滤波,而不同情况下又有不同的滤波需求,下面是10种经典的软件滤波办法的程序和优缺陷剖析:
1、限幅滤波法(又称程序判别滤波法)
2、中位值滤波法
3、算术均匀滤波法
4、递推均匀滤波法(又称滑动均匀滤波法)
5、中位值均匀滤波法(又称防脉冲搅扰均匀滤波法)
6、限幅均匀滤波法
7、一阶滞后滤波法
8、加权递推均匀滤波法
9、消抖滤波法
10、限幅消抖滤波法
1、限副滤波
A、办法:
依据经历判别,确认两次采样答应的最大误差值(设为A)
每次检测到新值时判别:
假如本次值与前次值之差《=A,则本次值有用
假如本次值与前次值之差》A,则本次值无效,抛弃本次值,用前次值替代本次值
B、长处:
能有用战胜因偶尔要素引起的脉冲搅扰
C、缺陷
无法按捺那种周期性的搅扰
滑润度差
程序:
/* A值可依据实践情况调整
value为有用值,new_value为当时采样值
滤波程序回来有用的实践值*/
#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、办法:
接连采样N次(N取奇数),把N次采样值按巨细摆放 ,取中心值为本次有用值
B、长处:
能有用战胜因偶尔要素引起的动摇搅扰,对温度、液位的改变缓慢的被测参数有杰出的滤波作用
C、缺陷:
对流量、速度等快速改变的参数不宜
程序:
/* N值可依据实践情况调整
排序选用冒泡法*/
#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、算术均匀滤波法
A、办法:
接连取N个采样值进行算术均匀运算
N值较大时:信号滑润度较高,但灵敏度较低
N值较小时:信号滑润度较低,但灵敏度较高
N值的选取:一般流量,N=12;压力:N=4
B、长处:
适用于对一般具有随机搅扰的信号进行滤波
这样信号的特点是有一个均匀值,信号在某一数值规模邻近上下动摇
C、缺陷:
关于丈量速度较慢或要求数据核算速度较快的实时操控不适用
比较糟蹋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、递推均匀滤波法(又称滑动均匀滤波法) (FIR前身)
A、办法:
把接连取N个采样值当作一个行列
行列的长度固定为N
每次采样到一个新数据放入队尾,并丢掉本来队首的一次数据。(先进先出准则)
把行列中的N个数据进行算术均匀运算,就可获得新的滤波成果
N值的选取:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=4~12;温度,N=1~4
B、长处:
对周期性搅扰有杰出的按捺作用,滑润度高
适用于高频振动的体系
C、缺陷:
灵敏度低
对偶尔呈现的脉冲性搅扰的按捺作用较差
不易消除因为脉冲搅扰所引起的采样值误差
不适用于脉冲搅扰比较严峻的场合
比较糟蹋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、中位值均匀滤波法(又称防脉冲搅扰均匀滤波法)
A、办法:
相当于“中位值滤波法”+“算术均匀滤波法”
接连采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值
然后核算N-2个数据的算术均匀值
N值的选取:3~14
B、长处:
交融了两种滤波法的长处
关于偶尔呈现的脉冲性搅扰,可消除因为脉冲搅扰所引起的采样值误差
C、缺陷:
丈量速度较慢,和算术均匀滤波法相同
比较糟蹋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++)
{
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;
}
}
}
for(count=1;count《N-1;count++)
sum +=value[count];
return(char)(sum/(N-2));
}
6、限幅均匀滤波法
A、办法:
相当于“限幅滤波法”+“递推均匀滤波法”
每次采样到的新数据先进行限幅处理,
再送入行列进行递推均匀滤波处理
B、长处:
交融了两种滤波法的长处 关于偶尔呈现的脉冲性搅扰,可消除因为脉冲搅扰所引起的采样值误差
C、缺陷:
比较糟蹋RAM
程序略 参阅子程序1、3
7、一阶滞后滤波法
A、办法:
取a=0~1
本次滤波成果=(1-a)*本次采样值+a*前次滤波成果
B、长处:
对周期性搅扰具有杰出的按捺作用 适用于动摇频率较高的场合
C、缺陷:
相位滞后,灵敏度低 滞后程度取决于a值巨细 不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的搅扰信号
程序:
/* 为加速程序处理速度假定基数为100,a=0~100 */
#define a 50
char value;
char filter()
{
char new_value;
new_value = get_ad();
return ((100-a)*value + a*new_value);
}
8、加权递推均匀滤波法
A、办法:
是对递推均匀滤波法的改善,即不同时间的数据加以不同的权
通常是,越挨近现时间的数据,权获得越大。
给予新采样值的权系数越大,则灵敏度越高,但信号滑润度越低
B、长处:
适用于有较大纯滞后时间常数的目标和采样周期较短的体系
C、缺陷:
关于纯滞后时间常数较小,采样周期较长,改变缓慢的信号 不能敏捷反响体系当时所受搅扰的严峻程度,滤波作用差
程序:
/* coe数组为加权系数表,存在程序存储区。*/
#define N 12
char code coe[N] ={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_buf[N];
int sum=0;
for (count=0,count《N;count++)
{
value_buf[count] = get_ad();
delay();
}
for (count=0,count《N;count++)
sum += value_buf[count]*coe[count];
return (char)(sum/sum_coe);
}
9、消抖滤波法
A、办法:
设置一个滤波计数器
将每次采样值与当时有用值比较:
假如采样值=当时有用值,则计数器清零
假如采样值《》当时有用值,则计数器+1,并判别计数器是否》=上限N(溢出)
假如计数器溢出,则将本次值替换当时有用值,并清计数器
B、长处:
关于改变缓慢的被测参数有较好的滤波作用,
可防止在临界值邻近操控器的重复开/关跳动或显示器上数值颤动
C、缺陷:
关于快速改变的参数不宜
假如在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是搅扰值,则会将搅扰值当作有用值导入体系
程序:
#define N 12
char filter()
{
char count=0;
char new_value;
new_value =get_ad();
while (value!=new_value)
{
count++;
if (count》=N)return new_value;
delay();
new_value =get_ad();
}
return value;
}
10、限幅消抖滤波法
A、办法:
相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
先限幅,后消抖
B、长处:
承继了“限幅”和“消抖”的长处
改善了“消抖滤波法”中的某些缺陷,防止将搅扰值导入体系
C、缺陷:
关于快速改变的参数不宜
程序略 参阅子程序1、9