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10種AD取樣的軟體濾波方法

編者注:

 

      AD取樣點的電壓多少有點起伏波動,經運放放大後電壓的波動如果超過ADC的分辯率,則顯示的值會出現波動。波動如果十分大的話, 建議在硬體上濾波,相反,如果波動較小,你可以用軟體濾波方法解決這個問題。

 

      以下方法從網路上轉載!!!

 

1、限幅濾波法(又稱程式判斷濾波法) 
    A、方法: 
        根據經驗判斷,確定兩次取樣允許的最大偏差值(設為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、優點: 
        能有效克服因偶然因素引起的脈衝干擾 
    C、缺點 
        無法抑制那種週期性的干擾 
        平滑度差    


2、中位值濾波法 
    A、方法: 
        連續取樣N次(N取奇數) 
        把N次取樣值按大小排列 
        取中間值為本次有效值 
    B、優點: 
        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引數有良好的濾波效果 
    C、缺點: 
        對流量、速度等快速變化的引數不宜


3、算術平均濾波法 
    A、方法: 
        連續取N個取樣值進行算術平均運算 
        N值較大時:訊號平滑度較高,但靈敏度較低 
        N值較小時:訊號平滑度較低,但靈敏度較高 
        N值的選取:一般流量,N=12;壓力:N=4 
    B、優點: 
        適用於對一般具有隨機干擾的訊號進行濾波 
        這樣訊號的特點是有一個平均值,訊號在某一數值範圍附近上下波動 
    C、缺點: 
        對於測量速度較慢或要求資料計算速度較快的實時控制不適用 
        比較浪費RAM        


4、遞推平均濾波法(又稱滑動平均濾波法) 
    A、方法: 
        把連續取N個取樣值看成一個佇列 
        佇列的長度固定為N 
        每次取樣到一個新資料放入隊尾,並扔掉原來隊首的一次資料.(先進先出原則) 
        把佇列中的N個數據進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果 
        N值的選取:流量,N=12;壓力:N=4;液麵,N=4~12;溫度,N=1~4 
    B、優點: 
        對週期性干擾有良好的抑制作用,平滑度高 
        適用於高頻振盪的系統     
    C、缺點: 
        靈敏度低 
        對偶然出現的脈衝性干擾的抑制作用較差 
        不易消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差 
        不適用於脈衝干擾比較嚴重的場合 
        比較浪費RAM        


5、中位值平均濾波法(又稱防脈衝干擾平均濾波法) 
    A、方法: 
        相當於“中位值濾波法”+“算術平均濾波法” 
        連續取樣N個數據,去掉一個最大值和一個最小值 
        然後計算N-2個數據的算術平均值 
        N值的選取:3~14 
    B、優點: 
        融合了兩種濾波法的優點 
        對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差 
    C、缺點: 
        測量速度較慢,和算術平均濾波法一樣 
        比較浪費RAM


6、限幅平均濾波法 
    A、方法: 
        相當於“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法” 
        每次取樣到的新資料先進行限幅處理, 
        再送入佇列進行遞推平均濾波處理 
    B、優點: 
        融合了兩種濾波法的優點 
        對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差 
    C、缺點: 
        比較浪費RAM


7、一階滯後濾波法 
    A、方法: 
        取a=0~1 
        本次濾波結果=(1-a)*本次取樣值+a*上次濾波結果 
    B、優點: 
        對週期性干擾具有良好的抑制作用 
        適用於波動頻率較高的場合 
    C、缺點: 
        相位滯後,靈敏度低 
        滯後程度取決於a值大小 
        不能消除濾波頻率高於取樣頻率的1/2的干擾訊號


8、加權遞推平均濾波法 
    A、方法: 
        是對遞推平均濾波法的改進,即不同時刻的資料加以不同的權 
        通常是,越接近現時刻的資料,權取得越大。 
        給予新取樣值的權係數越大,則靈敏度越高,但訊號平滑度越低 
    B、優點: 
        適用於有較大純滯後時間常數的物件 
        和取樣週期較短的系統 
    C、缺點: 
        對於純滯後時間常數較小,取樣週期較長,變化緩慢的訊號 
        不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度,濾波效果差


9、消抖濾波法 
    A、方法: 
        設定一個濾波計數器 
        將每次取樣值與當前有效值比較: 
        如果取樣值=當前有效值,則計數器清零 
        如果取樣值<>當前有效值,則計數器+1,並判斷計數器是否>=上限N(溢位) 
            如果計數器溢位,則將本次值替換當前有效值,並清計數器 
    B、優點: 
        對於變化緩慢的被測引數有較好的濾波效果, 
        可避免在臨界值附近控制器的反覆開/關跳動或顯示器上數值抖動 
    C、缺點: 
        對於快速變化的引數不宜 
        如果在計數器溢位的那一次取樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當作有效值匯入系統


10、限幅消抖濾波法 
    A、方法: 
        相當於“限幅濾波法”+“消抖濾波法” 
        先限幅,後消抖 
    B、優點: 
        繼承了“限幅”和“消抖”的優點 
        改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷,避免將干擾值匯入系統 
    C、缺點: 
        對於快速變化的引數不宜