經(jīng)驗之五、10種軟件濾波方法

　　下面奉獻——匠人嘔心瀝血搜腸刮肚冥思苦想東拼西湊整理出來的10種軟件濾波方法：

　　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(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、算術平均濾波法   

　　A、方法：連續(xù)取N個采樣值進行算術平均運算。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?。阂话懔髁?，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)進行算術平均運算,就可獲得

新的濾波結(jié)果。N值的選?。毫髁浚琋=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”+“算術平均濾波法”。連續(xù)采樣N個數(shù)據(jù)，去掉一個值

和一個值，然后計算N-2個數(shù)據(jù)的算術平均值。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。通常是，越接近現(xiàn)時

刻的數(shù)據(jù)，權取得越大。給予新采樣值的權系數(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開/關

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)器溢出的那采樣到的值恰好是干擾值,則會

將干擾值當作有效值導入系統(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

值導入系統(tǒng)。   

　　C、缺點：對于快速變化的參數(shù)不宜。

　　IIR 數(shù)字濾波器

　　A. 方法：確定信號帶寬， 濾之。   Y(n) = a1*Y(n-1) + a2*Y(n-2) + . + ak*Y(n-k) + b0*X(n) + b1*X(n-1) + b2*X(n-2) + . + bk*X(n-k)。

　　B. 優(yōu)點：高通，低通，帶通，帶阻任意。設計簡單(用matlab）
　　
　　C. 缺點：運算量大。