常用軟體濾波方法及其示例程式

1、限幅濾波法（又稱程式判斷濾波法）

A、方法：

根據經驗判斷，确定兩次采樣允許的最大偏內插補點（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沖幹擾

C、缺點

無法抑制那種周期性的幹擾

平滑度差

示例：

#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：

連續采樣N次（N取奇數）

把N次采樣值按大小排列

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幹擾

對溫度、液位的變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果

C、缺點：

對流量、速度等快速變化的參數不宜

示例：

#define N 11

char filter()

{

char value_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[i]>value_buf[i+1] )

{

temp = value_buf[i];

value_buf[i] = value_buf[i+1];

value_buf[i+1] = temp;

}

}

}

return value_buf[(N-1)/2];

}

3、算術平均濾波法

A、方法：

連續取N個采樣值進行算術平均運算

N值較大時：信号平滑度較高，但靈敏度較低

N值較小時：信号平滑度較低，但靈敏度較高

N值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4

B、優點：

适用于對一般具有随機幹擾的信号進行濾波

這樣信号的特點是有一個平均值，信号在某一數值範圍附近上下波動

C、缺點：

對于測量速度較慢或要求資料計算速度較快的實時控制不适用

比較浪費RAM

示例：

#define N 12

char filter()

{

int sum = 0;

char count;

for ( count=0;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）

A、方法：

把連續取N個采樣值看成一個隊列

隊列的長度固定為N

每次采樣到一個新資料放入隊尾,并扔掉原來隊首的一次資料.(先進先出原則)

把隊列中的N個資料進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果

N值的選取：流量，N=12；壓力：N=4；液面，N=4~12；溫度，N=1~4

B、優點：

對周期性幹擾有良好的抑制作用，平滑度高

适用于高頻振蕩的系統

C、缺點：

靈敏度低

對偶然出現的脈沖性幹擾的抑制作用較差

不易消除由于脈沖幹擾所引起的采樣值偏差

不适用于脈沖幹擾比較嚴重的場合

比較浪費RAM

示例：

#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 sum = value_buf[count];

return (char)(sum/N);

}

5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖幹擾平均濾波法）

A、方法：

相當于“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”

連續采樣N個資料，去掉一個最大值和一個最小值

然後計算N-2個資料的算術平均值

N值的選取：3~14

B、優點：

融合了兩種濾波法的優點

對于偶然出現的脈沖性幹擾，可消除由于脈沖幹擾所引起的采樣值偏差

C、缺點：

測量速度較慢，和算術平均濾波法一樣

比較浪費RAM

示例：

#define N 12

char filter()

{

char count,i,j,temp;

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[i]>value_buf[i+1] )

{

temp = value_buf[i];

value_buf[i] = value_buf[i+1];

value_buf[i+1] = temp;

}

}

}

for(count=1;count sum += value_buf[count];

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

}

6、限幅平均濾波法

A、方法：

相當于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”

每次采樣到的新資料先進行限幅處理，

再送入隊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

對于偶然出現的脈沖性幹擾，可消除由于脈沖幹擾所引起的采樣值偏差

C、缺點：

比較浪費RAM

略 參考子程式1、3

7、一階滞後濾波法

A、方法：

取a=0~1

本次濾波結果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結果

B、優點：

對周期性幹擾具有良好的抑制作用

适用于波動頻率較高的場合

C、缺點：

相位滞後，靈敏度低

滞後程度取決于a值大小

不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的幹擾信号

示例：

#define a 50

char value;

char filter()

{

char new_value;

new_value = get_ad();

return (100-a)*value + a*new_value;

}

8、權重遞推平均濾波法

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。

給予新采樣值的權系數越大，則靈敏度越高，但信号平滑度越低

B、優點：

适用于有較大純滞後時間常數的對象

和采樣周期較短的系統

C、缺點：

對于純滞後時間常數較小，采樣周期較長，變化緩慢的信号

不能迅速反應系統目前所受幹擾的嚴重程度，濾波效果差

示例：

#define N 12

char coe[N] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};

char 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、消抖濾波法

A、方法：

設定一個濾波計數器

将每次采樣值與目前有效值比較：

如果采樣值＝目前有效值，則計數器清零

如果采樣值<>目前有效值，則計數器+1，并判斷計數器是否>=上限N(溢出)

如果計數器溢出,則将本次值替換目前有效值,并清計數器

B、優點：

對于變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果,

可避免在臨界值附近控制器的反複開/關跳動或顯示器上數值抖動

C、缺點：

對于快速變化的參數不宜

如果在計數器溢出的那一次采樣到的值恰好是幹擾值,則會将幹擾值當作有效值導

入系統

示例：

char value;

#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：

相當于“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,避免将幹擾值導入系統

C、缺點：

對于快速變化的參數不宜

參考子程式1、9