11種常見的AD濾波演算法

2022-05-02 09:57:09 字數 3983 閱讀 5016

根據經驗判斷,確定兩次取樣允許的最大偏差值(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

能有效克服因偶然因素引起的脈衝干擾

無法抑制那種週期性的干擾平滑度差

/* a 值可根據實際情況調整value 為有效值,new_value 為當前取樣值濾波程式返回有效的實際值 */

2:

#define a 10

3:

char value;

4:

char filter()

5:

連續取樣 n 次(n 取奇數)把 n 次取樣值按大小排列取中間值為本次有效值

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引數有良好的濾波效果

對流量、速度等快速變化的引數不宜

/* n 值可根據實際情況調整排序採用冒泡法*/

2:

#define n 11

3:

char filter()

4:
12:

for (j=0;j

13:
22:         }
23:     }
24:

25:

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

26: }

連續取 n 個取樣值進行算術平均運算 n 值較大時:訊號平滑度較高,但靈敏度較低 n 值較小時:訊號平

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

適用於對一般具有隨機干擾的訊號進行濾波這樣訊號的特點是有乙個平均值,訊號在某一數值範圍附近上

下波動對於測量速度較慢或要求資料計算速度較快的實時控制不適用比較浪費 ram

#define n 12

2:

char filter()

3:
10:

return (char)(sum/n);

11: }

把連續取 n 個取樣值看成乙個佇列佇列的長度固定為 n 每次取樣到乙個新資料放入隊尾,並扔掉原來隊首

的一次資料.(先進先出原則)把佇列中的 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

對週期性干擾有良好的抑制作用,平滑度高適用於高頻振盪的系統

靈敏度低對偶然出現的脈衝性干擾的抑制作用較差不易消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差不適用於

脈衝干擾比較嚴重的場合比較浪費 ram

#define n 12

2:

char value_buf[n];

3:

char i="0";

4:

char filter()

5:

相當於「中位值濾波法」+「算術平均濾波法」連續取樣 n 個資料,去掉乙個最大值和乙個最小值然後計

算 n-2 個資料的算術平均值 n 值的選取:3~14

融合了兩種濾波法的優點對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差

測量速度較慢,和算術平均濾波法一樣比較浪費 ram

#define n 12

2:

char filter()

3:
13:

14:

for (j=0;j

15:
24:         }
25:     }
26:

27:

for(count=1;count

28:         sum += value[count];
29:

30:

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

31: }

相當於「限幅濾波法」+「遞推平均濾波法」 每次取樣到的新資料先進行限幅處理

再送入佇列進行遞推平均濾波處理

融合了兩種濾波法的優點

對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差

比較浪費 ram

略 參考子程式限幅濾波法和算術平均濾波法

取 a=0~1 本次濾波結果=(1-a)*本次取樣值+a*上次濾波結果

對週期性干擾具有良好的抑制作用適用於波動頻率較高的場合

相位滯後,靈敏度低滯後程度取決於 a 值大小不能消除濾波頻率高於取樣頻率的 1/2 的干擾訊號

/* 為加快程式處理速度假定基數為 100,a=0~100 */

2:

#define a 50

3:

char value;

4:

char filter()

5:

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

給予新取樣值的權係數越大,則靈敏度越高,但訊號平滑度越低

適用於有較大純滯後時間常數的物件和取樣週期較短的系統

對於純滯後時間常數較小,取樣週期較長,變化緩慢的訊號不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度,

濾波效果差

/* coe 陣列為加權係數表,存在程式儲存區。*/

2:

#define n 12

3:

char code coe[n] = ;

4:

char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;

5:

char filter()

6:
15:

for (count=0,count

16:         sum += value_buf[count]*coe[count];
17:

18:

return (char)(sum/sum_coe);

19: }

設定乙個濾波計數器將每次取樣值與當前有效值比較:如果取樣值=當前有效值,則計數器清零如果取樣

值<>當前有效值,則計數器+1,並判斷計數器是否》=上限 n(溢位)如果計數器溢位,則將本次值替換當前有

效值,並清計數器

對於變化緩慢的被測引數有較好的濾波效果,可避免在臨界值附近控制器的反覆開/關跳動或顯示器上數值

抖動對於快速變化的引數不宜如果在計數器溢位的那一次取樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當作有效值

匯入系統

#define n 12

2:

char filter()

3:
14:

return value;

15: }

相當於「限幅濾波法」+「消抖濾波法」先限幅後消抖

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,避免將干擾值匯入系統

對於快速變化的引數不宜

略 參考子程式第 1 種方法 限幅濾波法(又稱程式判斷濾波法)和第 9 種方法 消抖濾波法

數字濾波器

確定訊號頻寬,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)

高通,低通,帶通,帶阻任意。設計簡單(用 matlab)

運算量大

#define n 3

2:

char value;

3:

char filter()

4:

這個程式的意思是把臨近兩個的變化減小至 1/n

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