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）
A、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：
) D0 o) m+ L5 c9 m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
  Y! Q- x, P  D0 F# tB、优点：
能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
2 A8 C- C2 g  A4 ^8 E" s* @) LC、缺点
无法抑制那种周期性的干扰
/ `) [. Q& R2 D& E) j1 C平滑度差

2、中位值滤波法
3 G  @% h( C& q. i% xA、方法：
# X4 q# X9 x" a: U8 O连续采样N次（N取奇数）
& p$ s, C7 T: [/ l" ^把N次采样值按大小排列
取中间值为本次有效值
B、优点：
# D# C( o- ?2 G8 I5 q$ q6 E能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
" |: z9 z3 D: Z. E8 aC、缺点：
3 A$ \; D) f. G  \对流量、速度等快速变化的参数不宜
7 ~* z" ^! i( z* p8 l3 f% R1 b
6 {/ }) z! R; \& v" D! C9 t3、算术平均滤波法
A、方法：
连续取N个采样值进行算术平均运算
* w- R8 G5 {2 V5 P" kN值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低
+ f/ x+ F, [: _7 bN值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高
N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4
B、优点：
3 p6 Y" ~; d9 \+ C! k适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波
/ Y% g1 M8 M# S& m  p' g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
! h3 M. V. u5 u, z% iC、缺点：
0 m2 j! l. ?  c1 L& P. e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

3 s0 r) ]% }4 c4 h' A1 s4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
A、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
( R, n, D  D. V$ v8 C2 l7 d/ E6 I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)
0 o6 ^# f2 O" G/ ^8 W+ e) {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
$ V% q* ^) }! z* QN值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
5 j/ B. j, B' t" j& ZB、优点：
$ V& J* ?+ B& i- _0 U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
0 e; f; E# Q1 D* F, l; ?C、缺点：
灵敏度低
对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差
" C, M. a' o$ M( x不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
- b4 C, x0 v% u- ~不适用于脉冲干扰比较严重的场合
比较浪费RAM
, |( ^, n% e( V7 u3 S5 E7 o
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”
+ X5 _. N  ^2 R; `( q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
N值的选取：3~14
B、优点：
6 U$ b' Z) c( K3 Z/ L3 l2 M) _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
/ E8 e3 \: e$ ~! v, U$ w% HC、缺点：
4 G7 Z/ k; H  V+ \/ x  c1 b- }测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
比较浪费RAM
; L& Y1 j- W" @, z9 v5 Q

* V4 V; X3 u/ z$ S
  _2 M2 L3 \: E/ u
1 z6 L* v0 M6 X- G+ `* A
6、限幅平均滤波法
A、方法：
相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
) R# z6 v4 o# w1 C5 K" I. u, f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
B、优点：
融合了两种滤波法的优点
  S: o* L1 m: \6 A5 r* F/ Z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
( a( e& U3 [% R1 `C、缺点：
. R8 p/ v5 V) D: E+ v比较浪费RAM

8 `6 l/ W8 K! d) y* q7、一阶滞后滤波法
A、方法：
. \4 r$ n8 _1 `& i) k( \2 H+ L% L2 X取a=0~1
! O4 V2 u  {1 l2 H+ }本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果
* s) [( I2 A9 W0 u1 H0 T3 MB、优点：
对周期性干扰具有良好的抑制作用
: @3 ?, \+ H; d+ S5 A  u$ p0 Q适用于波动频率较高的场合
C、缺点：
相位滞后，灵敏度低
8 X& T) t8 `$ Y0 U' r滞后程度取决于a值大小
+ v1 |4 s9 {) ?  B不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号
6 j/ a( b! L# e! d9 s
8、加权递推平均滤波法
  ]6 v5 f* C; J1 G% c1 [1 f8 bA、方法：
+ b0 y- a* H1 M5 t4 Z' ?# S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。
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：
7 A0 y! {: c' Q  D适用于有较大纯滞后时间常数的对象
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
! I& E, b7 K: K
7 q5 ^, V1 D: ^9、消抖滤波法
A、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：
如果采样值＝当前有效值，则计数器清零
6 x6 q! Z1 }& @9 f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)
5 [' H9 i1 i$ R  g! [* z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：
对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,
/ A- x# _  J( m% r1 }8 d6 Y1 A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
C、缺点：
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


6 K9 [' H& v3 a& H( F' o10、限幅消抖滤波法
& I' H2 |4 F# r1 FA、方法：
相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
" U9 J: u* j6 g. T2 o  ?先限幅,后消抖
B、优点：
' [/ m- d& r; V继承了“限幅”和“消抖”的优点
( h7 q" m$ ], U  o7 ]- `改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统