几种常用的数字滤波器

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1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
0 V# F( }, j1 r) L; R7 e! l. l' G+ eA、方法：
+ p" c+ v4 T8 k2 e. D/ x根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）
  |" M$ b3 P: e  W7 l6 y+ Y每次检测到新值时判断：
6 ?- W7 _. w7 M6 Y. ]) B: J如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效
如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值
B、优点：
能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
, |: T- L0 p8 _, w. o. e! d. m7 j6 _C、缺点
' Y* W$ t: W# a( [无法抑制那种周期性的干扰
* K- |7 X! r# Y7 N9 w/ ~+ f* {平滑度差

" d/ r# ~8 X  [9 P( I2、中位值滤波法
A、方法：
, }1 I# `) ?$ G( A* q( G9 c# N& M连续采样N次（N取奇数）
1 O& E/ c" ?" N' f2 r6 A% k# d把N次采样值按大小排列
取中间值为本次有效值
) i4 H  }$ T" ]B、优点：
能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
. z2 H" H8 ^* l5 q8 H" L对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
C、缺点：
  Y7 U% Z0 ~4 R( t: T对流量、速度等快速变化的参数不宜

3、算术平均滤波法
A、方法：
2 L2 ]. @& G/ d. _9 c3 a% ~* k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
+ B& H6 h% [* V- }. iN值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高
( ?7 g/ r2 O3 `- D; O& g5 qN值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4
0 b* i0 c0 y6 ~& @/ z; F+ w3 nB、优点：
适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波
, m& @) t" v& D7 |8 l2 e2 w7 K这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动
* d- d( u8 @+ d' }3 w" YC、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
) V+ t- G& d4 v2 y; y比较浪费RAM
# C* {0 M$ ^4 V1 ?+ a
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
5 P& o8 v* U( e! @  r4 DA、方法：
  U- @( N- C" H& @# b6 H3 |; G把连续取N个采样值看成一个队列
) d8 Q2 ?' U1 Z队列的长度固定为N
0 _% X1 t4 r: o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.(先进先出原则)
  Q8 Q6 ]6 Z, z, G2 b/ [把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果
; X4 L  [# _$ LN值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
B、优点：
) Z, t- Y6 N$ _  q3 H9 p) c# F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
# N* q5 D) k& ~: V3 Z9 r( QC、缺点：
灵敏度低
% a0 c, {( p4 x7 {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
* {: A  i% L1 t* A" B( e* K
5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
A、方法：
相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”
3 w# @6 n7 Q3 {& A! k连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值
4 V: {$ `* I, ?* ~" t5 {1 a然后计算N-2个数据的算术平均值
0 ?! q6 V% Z7 w1 w" D8 J/ RN值的选取：3~14
B、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
% o8 X8 d. I6 m+ k/ P( H1 ?6 U% tC、缺点：
) ]  f5 b6 R- Y7 ~( Y4 ~# U* N测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
比较浪费RAM




2 g6 Z4 _% h- K: L; ]2 q
4 O$ D: @  f* n$ n3 z6、限幅平均滤波法
0 o6 m# }, P" L  t. x# MA、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，
" d% J  H/ F" \% \1 [0 ?再送入队列进行递推平均滤波处理
( s' f9 @9 |" K+ H8 ?: {B、优点：
融合了两种滤波法的优点
/ t  K; O) {# O& d1 |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
C、缺点：
9 E: \* w! M$ A1 J* [* ^  e5 v, t/ v比较浪费RAM

7、一阶滞后滤波法
A、方法：
; ?! p- r( m) a/ U5 T取a=0~1
本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果
  T$ o0 J0 I. j- ?, w- R8 [B、优点：
7 q" p3 {$ ^5 r$ p, h4 l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
C、缺点：
, E# i. ?/ B& B, T, [5 U5 Y1 ]相位滞后，灵敏度低
滞后程度取决于a值大小
7 a" Y, s0 @2 w+ L2 q9 Y. ~( D不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号

. {4 m6 N% O% x0 P( ^# M1 h8、加权递推平均滤波法
/ I! Z) ~0 t( U: q: wA、方法：
是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权
通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。
! ^$ O9 m  S( f' Q( I5 m7 n给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低
B、优点：
# |4 @0 n( N+ a适用于有较大纯滞后时间常数的对象
. y8 ]6 ~+ M' x* z. A和采样周期较短的系统
C、缺点：
对于纯滞后时间常数较小，采样周期较长，变化缓慢的信号
不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差

3 \8 @7 h0 M/ R9、消抖滤波法
0 V& E( A% ^( o# i; w/ aA、方法：
设置一个滤波计数器
将每次采样值与当前有效值比较：
# h6 {7 @8 R  l2 C, i; p如果采样值＝当前有效值，则计数器清零
如果采样值<>当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否>=上限N(溢出)
# C6 T& t: H7 r) i0 u) r如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器
B、优点：
( Y' `+ ^9 ^: k! l( O) }& A对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,
可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动
7 f+ W  o/ F' V% c  i! y* P1 j3 WC、缺点：
; q, O2 _& ?3 W对于快速变化的参数不宜
如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统
( s1 S* O. ~8 ]. R4 G  y6 u
$ W- {: Q$ S( w2 u5 H  }5 _' d
10、限幅消抖滤波法
) s2 ~  s# F3 m' jA、方法：
相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
先限幅,后消抖
5 T( m$ t) r. W, i% j! e+ DB、优点：
继承了“限幅”和“消抖”的优点
' {. m% k) _4 R5 M$ E改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统