当前位置: 首页 > >

AD转换时常用的滤波方法(1)

发布时间:

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*均滤波法?

4、递推*均滤波法(又称滑动*均滤波法)

5、中位值*均滤波法(又称防脉冲干扰*均滤波法)?

6、限幅*均滤波法?

7、一阶滞后滤波法?

8、加权递推*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?

*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
{


value_buf[count] = get_ad();


delay();?

}


for(j=0;j

{


for(i=0;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*均滤波法


A、方法:?
连续取N个采样值进行算术*均运算?
N值较大时:信号*滑度较高,但灵敏度较低?
N值较小时:信号*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*均值,信号在某一数值范围附*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{


sum + =get_ad();?
delay();


}?
return (char)(sum/N);


}


4、递推*均滤波法(又称滑动*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*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,*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;countsum+ = value_buf[count];?
return (char)(sum/N);


}


5、中位值*均滤波法(又称防脉冲干扰*均滤波法)


A、方法:?
相当于“中位值滤波法”+“算术*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*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*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{


value_buf[count] = get_ad();


delay();?
}?
for (j=0;j{


for (i=0;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

sum +=value[count];


return(char)(sum/(N-2));


}? ?


6、限幅*均滤波法


A、方法:?
相当于“限幅滤波法”+“递推*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*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?

程序略 参考子程序1、3


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



程序:


/*?为加快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*均滤波法


A、方法:?
是对递推*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*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*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


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{


value_buf[count] = get_ad();


delay();


}?
for (count=0,count

sum += value_buf[count]*coe[count];?
return (char)(sum/sum_coe);


}


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*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


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、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
程序略 参考子程序1、9




S>



友情链接: