單片機利用軟件進行抗干擾的幾種濾波方法

單片機利用軟件抗干擾的幾種濾波方法：

1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）

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：

能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾

C、缺點

無法抑制那種周期性的干擾

平滑度差

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：

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：

對流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜

3、算術(shù)平均濾波法

A、方法：

連續(xù)取N個采樣值進行算術(shù)平均運算

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值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4

B、優(yōu)點：

適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波

這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動

C、缺點：

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RAM

4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）

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)。（先進先出原則）

把隊列中的N個數(shù)據(jù)進行算術(shù)平均運算，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：

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：

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重的場合

比較浪費RAM

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?。?~14

B、優(yōu)點：

融合了兩種濾波法的優(yōu)點

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：

測量速度較慢，和算術(shù)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”

每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進行限幅處理，

再送入隊列進行遞推平均濾波處理

B、優(yōu)點：

融合了兩種濾波法的優(yōu)點

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：

比較浪費RAM

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：

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：

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

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，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：

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：

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(shè)置一個濾波計數(shù)器

將每次采樣值與當前有效值比較：

如果采樣值＝當前有效值，則計數(shù)器清零

如果采樣值《》當前有效值，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，則將本次值替換當前有效值，并清計數(shù)器

B、優(yōu)點：

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：

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，則會將干擾值當作有效值導(dǎo)

入系統(tǒng)

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，后消抖

B、優(yōu)點：

繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點

改進了“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：

對于快速變化的參數(shù)不宜

責(zé)任編輯 LK