一些常用的軟體濾波方法

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

10種軟體濾波方法的示例程式(JKRL)

假定從8位AD中讀取資料（如果是更高位的AD 可定義資料類型為int),子程式為get_ad();

1、限副濾波

#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;

 return new_value;

}

2、中位值濾波法

#define N 11

char filter()

{

 char value_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;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

#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）

#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（又稱防脈沖幹擾平均濾波 法）

#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;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<N-1;count++)

 sum += value[count];

 return (char)(sum/(N-2));

}

6、限幅平均濾波法

略 參考子程式1、3

7、一階滞後濾波法

#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

#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

#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（略 參考子程式1、9）