11种数字滤波方法和硬件滤波

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1、们数字滤波算法（C语言源程序）（软件滤波方法）1、限幅滤波法（乂称程序判断滤波法）A、方法：根据经验判断，确定网次來样允许的般大偏差值（设为A）每次检测到新值时判断：如果本次值与上次值之差v二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:能冇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平滑度差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皮、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果C、缺点:对流最、速度等快速变化的参数不宜3、篦术平均

2、滤波法A、方法：连续取N个釆样值进行算术平均运算N值较大时：信号平滑度较岛，但灵墩度较低N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高N值的选取：一般流量，爪力：N=4B、优点：适用丁对一燉具有随机干扰的信号进行滤波这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动C、缺点：对丁测磺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RAM4、递推平均滤波法（乂称滑动平均滤波法）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毎次采样到一个新数据放入队丿也并扔掉原來队汁的一次数据（先进先出原则）把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果N值的选取：流暈，N=12；

3、压力：N=4；液而，N=412：温度，N=14B、优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平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J：脉冲干扰所引起的采样值偏差不适用丁脉冲干扰比较严重的场A比较浪费RAM5、屮位值平均滤波法（乂称防脉冲干扰平均滤波法）A、方法：相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”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N2个数据的算术平均值N值的选収：3-14B、优点：融合了两种滤波法的优点对丁偶然出现的脉冲性干扰，可消除由脉冲干扰所引起的采样值偏差C、缺点：测最速度较慢，和算术平均滤波法一样比较浪费RAM6、

4、限幅平均滤波法A、方法：相当尸限幅滤波法”+“递推平均滤波法”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平均滤波处理B、优点：融合了两种滤波法的优点对丁偶然出现的脉冲性干扰，可消除由丁脉冲干扰所引起的采样值偏差C、缺点：比较浪费RAM7、一阶滞后滤波法A、方法：取a=0-1本次滤波结果二（1-a）*木次采样值+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丁波动频率较高的场介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丁采样频率的1/2的干扰信号8、加权递推平均滤波法A、方法：是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权通常是，越接近现

5、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，但信号平滑度越低B、优点:适用丁有较大纯滞后时间常数的对彖和采样周期较短的系统C、缺点：对r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巫程度，滤波效果差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，则计数器清零如果來样值v当前有效值，则计数器+1,并判断计数器是否二上限N(溢出)如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值，并淸计数器B、优点:对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果，可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动C、缺点

6、：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“消抖啲优点改进广消抖滤波法”中的某些缺陷，避免将干扰值导入系统C、缺点：对丁快速变化的参数不宜第种方法:IIR数字滤波器A. 方法：确定信号带宽，滤之。Y(n)=a1*Y(n-1)+a2*Y(n-2)+.+ak*Y(n-k)+bO*X(n)+b1*X(n-1)+b2*X(n-2)+.+bk*X(n-k)B. 优点：高通，低通，带通，带阻任意。设计简单(用matlab)C. 缺点：运算暈大

7、。/软件滤波的C程序样例10种软件滤波方法的示例程序假泄从8位AD屮读取数据(如果是更岛位的AD可泄义数据类型为int),子程序为get_ad();1、限副滤波/*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*/#defineA10charvalue;charfilter()charnewvalue;new_value=get_ad();if(new_value-valueA)|(valuenew_valueA)returnvalue;returnnew_value;2、中位值滤波法/*N值可根据实际情况调整排序采用冒泡法*/#defineN

8、11charfilter()charvalue_bufN;charcount,ij,temp;for(count=f,0H;countvN;count+)value_bufcount=get_ad();delay();for(j=0;jN-1;j+)for(i=O;ivalue_bufi+1)-temp=value_bufi;value_bufi=value_bufi+1;value_bufi+1=temp;returnvalue_buf(N-1)/2;_3、算术平均滤波法/*/#defineN12charfilter()intsum=0;for(count=nOH;countN;count+

9、)sum+=get_ad();delay();return(char)(sum/N);4、递推半均滤波法(乂称滑动平均滤波法)/*/#defineN12charvalue_bufN;chari=M0H;charfilter()charcount;intsum=0;value_bufi+=get_ad();if(i=N)i=0;for(count=,0;countN,count+)sum+=value_bufcount;return(char)(sum/N);5、中位值平均滤波法(乂称防脉冲干扰平均滤波法)/*/#defineN12charfilter()charcount,i,j;charva

10、lue_bufN;intsum=H0H;for(count=0;countN;count+)value_bufcount=get_ad();delay();for0=O;jN-1;j+)for(i=O;ivalue_bufi+1)temp=value_bufi;value_bufi=value_bufi+1;value_bufi+1=temp;_for(count=1;countvN1;count+)sum+=valuecount;return(char)(sum/(N-2);6、限幅平均滤波法/*/略参考子程序1、37、一阶滞后滤波法/*为加快程序处理速度假定基数为100,a=0-100*/

11、#definea50charvalue;charfilter()charnew_value;new_value=get_ad();return(100a广value+aFew_value;_8、加权递推平均滤波法/*coe数组为加权系数表，存在程序存储区。7#defineN12charcodecoeN=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;charcodesumcoe=1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;charfilter()charcount;charvalue_bufN;intsum=ffO,f;for(count=0,count=N)returnnew

12、_value;delay();new_value=get_ad();returnvalue;10、限幅消抖滤波法/*/略参考子程序1、911、IIR滤波例子intBandpassFilter4(intlnputAD4)intReturnValue;intii;RESLO二”0”；RESHI二”0”；MACS=*Pdelln;OP2=1068;/FilterCoeff44;MACS=*(Pdelln+1);OP2=8;/FilterCoeff43;MACS=*(Pdelln+2);OP2=-2001;/FilterCoeff42;MACS=*(Pdelln+3);OP2=8;/FilterCoe

13、ff41;MACS=,lnputAD4;OP2=1068;/FilterCoeff40;MACS=*PdelOu;OP2=-7190;/FilterCoeff48;MACS=*(PdelOu+1);OP2=-1973;/FilterCoeff47;MACS=*(PdelOu+2);0P2=-19578;/FilterCoeff46;MACS=*(PdelOu+3);OP2=-3047;/FilterCoeff45;*p=RESLO;*(p+1)=RESHI;mytestmul=2;RetumValue=*(p+1);for(ii=0;ii3;ii+)Delaylnputii=Delaylnpu

14、tii+1;DelayOutputii=DelayOutputii+1;Delaylnput3=lnputAD4;DelayOutput3=ReturnValue;/if(ReturnValue0)/ReturnValue=,-RetumValueH;returnReturnValue;RC滤波器滤波器顾名思义，就是让一部分频率（波）通过，而抑制或衰减不想要的频率。RC滤波器是比较简单的一种，因为其实现起来较简单，所以在实际中得到了很多的应用，但是在要求较高的电路中其滤波效果和抗干扰能力并不理想，并口电阻本身在运行中也会产生噪声。所以精密滤波器都是采用LC滤波器的形势。不过RC減波删对LC波波

15、秋说.更RC滤波器又町以分为有源滤波器和无源滤波器，这里的源我的理解就是电源。RC无源滤波器比较简单，有低通，高通，带通等形式。值得提的是，单级的RC滤波器从通带到租带的过渡是缓慢的,若要求过渡快速，可以将二级或是多级RC滤波器串在一起组成RC无缘多级滤波器，但是每增减级高通或是低通滤波器，电压的哀减量将增加6dB,即用衰减量换响应速度。有源滤波器和无源滤波器相比，不同之处是，由于加了电源和放人器，其输出增益可以按要求随意调整，可以是正值也可以是负值。同时，有源滤波器电路还可以在满足要求的前提卜对输出阻抗进行调节（因为放人器是个高输入阻抗低输出阻抗的元件）对于卜级阻抗匹配和对信号的缓冲均有益处。虽然有源滤波器电路在R,C网络中接入了运算放大器具备很多优点，但作为集成电路的运算放人器带宽有限，所以目询有源滤波器电路的匸作频率仅能做到1MHz左右，这是他的不足之处。然而有一点必须肯定的是，无论是无源滤波器还是有源滤波器，电路中起核心作用的仍然是电容元件。TfrRCCl它址益PjVCVS注E电贰第和It：AT-RBIU牟达：l(2*jxMP；b(lUR2ClC2)r常上丨公的堆点件刚A什么地几忙处尸略舗股欢谱a越紇力莎的传n擒人的飆出竹却血崩用31也忆K5-17如疋f=1(2zrRC)