AD采集中的10種經(jīng)典軟件濾波程序優(yōu)缺點(diǎn)分析（附程序）
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在AD采集中經(jīng)常要用到數(shù)字濾波，而不同情況下又有不同的濾波需求，下面是10種經(jīng)典的軟件濾波方法的程序和優(yōu)缺點(diǎn)分析：
本文引用地址：http://2s4d.com/article/201710/366001.htm1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）
2、中位值濾波法
3、算術(shù)平均濾波法
4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）
6、限幅平均濾波法
7、一階滯后濾波法
8、加權(quán)遞推平均濾波法
9、消抖濾波法
10、限幅消抖濾波法
1、限副濾波
A、方法：
根據(jù)經(jīng)驗判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設(shè)為A）
每次檢測到新值時判斷：
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)
無法抑制那種周期性的干擾
平滑度差
程序：
/* A值可根據(jù)實際情況調(diào)整
value為有效值，new_value為當(dāng)前采樣值
濾波程序返回有效的實際值*/
#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干擾，對溫度、液位的變化緩慢的被測參數(shù)有良好的濾波效果
C、缺點(diǎn)：
對流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜
程序：
/* N值可根據(jù)實際情況調(diào)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《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、算術(shù)平均濾波法
A、方法：
連續(xù)取N個采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算
N值較大時：信號平滑度較高，但靈敏度較低
N值較小時：信號平滑度較低，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)：
適用于對一般具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波
這樣信號的特點(diǎn)是有一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動
C、缺點(diǎn)：
對于測量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計算速度較快的實時控制不適用
比較浪費(fèi)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、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法） （FIR前身）
A、方法：
把連續(xù)取N個采樣值看成一個隊列
隊列的長度固定為N
每次采樣到一個新數(shù)據(jù)放入隊尾，并扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù)。（先進(jìn)先出原則）
把隊列中的N個數(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值的選取：流量，N=12；壓力：N=4；液面，N=4~12；溫度，N=1~4
B、優(yōu)點(diǎn)：
對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)重的場合
比較浪費(fèi)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個數(shù)據(jù)，去掉一個最大值和一個最小值
然后計算N-2個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值
N值的選取：3~14
B、優(yōu)點(diǎn)：
融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)
對于偶然出現(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)：
測量速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣
比較浪費(fèi)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
程序略 參考子程序1、3
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)：
對周期性干擾具有良好的抑制作用 適用于波動頻率較高的場合
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
程序：
/* 為加快程序處理速度假定基數(shù)為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、加權(quán)遞推平均濾波法
A、方法：
是對遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)
通常是，越接近現(xiàn)時刻的數(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，但信號平滑度越低
B、優(yōu)點(diǎn)：
適用于有較大純滯后時間常數(shù)的對象和采樣周期較短的系統(tǒng)
C、缺點(diǎn)：
對于純滯后時間常數(shù)較小，采樣周期較長，變化緩慢的信號 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
程序：
/* coe數(shù)組為加權(quán)系數(shù)表，存在程序存儲區(qū)。*/
#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、消抖濾波法
A、方法：
設(shè)置一個濾波計數(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，則計數(shù)器清零
如果采樣值《》當(dāng)前有效值，則計數(shù)器+1，并判斷計數(shù)器是否》=上限N（溢出）
如果計數(shù)器溢出，則將本次值替換當(dāng)前有效值，并清計數(shù)器
B、優(yōu)點(diǎn)：
對于變化緩慢的被測參數(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)跳動或顯示器上數(shù)值抖動
C、缺點(diǎn)：
對于快速變化的參數(shù)不宜
如果在計數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值，則會將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)入系統(tǒng)
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)：
對于快速變化的參數(shù)不宜
程序略 參考子程序1、9
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