實(shí)現(xiàn)幾種軟件濾波方法及其示例程序

1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）

A、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,用上次值代替本次值

B、優(yōu)點(diǎn)：
能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾

C、缺點(diǎn)
無(wú)法抑制那種周期性的干擾
平滑度差

2、中位值濾波法

A、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

B、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

C、缺點(diǎn)：
對(duì)流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜

3、算術(shù)平均濾波法

A、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?，N=12；壓力：N=4

B、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)

C、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)RAM

4、遞推平均濾波法（又稱滑動(dòng)平均濾波法）

A、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)
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?。毫髁?，N=12；壓力：N=4；液面，N=4~12；溫度，N=1~4

B、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)

C、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)RAM

5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）

A、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?。?~14

B、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

C、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)RAM

6、限幅平均濾波法

A、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

B、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

C、缺點(diǎn)：
比較浪費(fèi)RAM

7、一階滯后濾波法

A、方法：
取a=0~1
本次濾波結(jié)果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果

B、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

C、缺點(diǎn)：
相位滯后，靈敏度低
滯后程度取決于a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)

8、加權(quán)遞推平均濾波法

A、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

B、優(yōu)點(diǎn)：
適用于有較大純滯后時(shí)間常數(shù)的對(duì)象
和采樣周期較短的系統(tǒng)

C、缺點(diǎn)：
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)
不能迅速反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)前所受干擾的嚴(yán)重程度，濾波效果差

9、消抖濾波法

A、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

B、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/關(guān)跳動(dòng)或顯示器上數(shù)值抖動(dòng)

C、缺點(diǎn)：
對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜
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,則會(huì)將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)
入系統(tǒng)

10、限幅消抖濾波法

A、方法：
相當(dāng)于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”
先限幅,后消抖

B、優(yōu)點(diǎn)：
繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點(diǎn)
改進(jìn)了“消抖濾波法”中的某些缺陷,避免將干擾值導(dǎo)入系統(tǒng)

C、缺點(diǎn)：
對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜

以下是我編的示例程序，如有不足之處還望各位同行指教。

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