软件如何实现滤波

时间:2025-01-17 21:48:28 软件教程

软件实现滤波的方法有多种,每种方法都有其特定的应用场景和优缺点。以下是一些常见的软件滤波方法及其实现概述:

限幅滤波法

方法:根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为A),每次检测到新值时判断:如果本次值与上次值之差大于A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值。

优点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。

缺点:无法抑制周期性干扰,平滑度差。

中位值滤波法

方法:连续采样N次(N取奇数),把N次采样值按大小排列,取中间值为本次有效值。

优点:能有效克服因偶然因素引起的波动干扰,对温度、液位等变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。

缺点:对流量、速度等快速变化的参数不宜。

算术平均滤波法

方法:连续取N个采样值进行算术平均运算,N值较大时信号平滑度较高,但灵敏度较低;N值较小时信号平滑度较低,但灵敏度较高。

优点:适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波,信号在某一数值范围附近上下波动。

缺点:对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用,比较浪费RAM。

递推平均滤波法

方法:把连续取N个采样值看成一个队列,队列的长度固定为N,每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据,然后对队列中的N个数据进行算术平均运算。

优点:对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高,适用于高频振荡的系统。

缺点:灵敏度低,对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差,不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差,不适用于脉冲干扰比较严重的场合,比较浪费RAM。

中位值平均滤波法

方法:相当于中位值滤波法+算术平均滤波法,连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值,然后计算N-2个数据的算术平均值。

优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。

缺点:测量速度较慢,比较浪费RAM。

限幅平均滤波法

方法:相当于限幅滤波法+递推平均滤波法,每次采样到的新数据先进行限幅处理,再送入队列进行递推平均滤波处理。

优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。

缺点:比较浪费RAM。

一阶滞后滤波法

方法:取a=0~1,本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果。

优点:对周期性干扰具有良好的抑制作用,适用于波动频率较高的场合。

缺点:相位滞后,灵敏度低,滞后程度取决于a值大小,不能消除滤波频率高于采样频率的1