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）
6 m, |1 r4 r7 Z6 T, SA、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<=A,则本次值有效
3 r4 H9 u, s" F3 Q- H  v" _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：
- d$ l6 u2 M7 L: R5 p/ p  t- N能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
" Y* G$ O8 z7 J' E( I6 fC、缺点
无法抑制那种周期性的干扰
" A' H8 O, ?0 c( ?0 ?# d平滑度差

2、中位值滤波法
A、方法：
/ m& i  g6 p( ^2 Z, b) [: l, o3 o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
B、优点：
6 A5 N; _1 L" C能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
; ]" O  F8 Y  R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：
对流量、速度等快速变化的参数不宜

3、算术平均滤波法
* s1 @. N' m3 P6 T0 YA、方法：
  F; E+ {# e9 G/ J$ `6 Z: Q! g: M连续取N个采样值进行算术平均运算
" ?/ a1 o' A5 {" oN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
N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4
B、优点：
适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波
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
C、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
( j) u( X$ E/ |/ z
3 x- K, S6 H# ~2 z$ s0 T4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
A、方法：
9 h3 ^% [% A' w+ X6 M/ v把连续取N个采样值看成一个队列
4 n; |; _" x& \. s& c5 P队列的长度固定为N
; @, b' B2 ~! A1 E  e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)
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
. ~/ m# U+ g: Q3 c5 P( S9 P  qN值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
) E; R. B9 c1 i7 QB、优点：
对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高
3 ~# r; {2 M1 C% a' V# V适用于高频振荡的系统
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
  O) H5 s9 p7 X2 I8 h6 D; {不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
. j6 {# h+ t; W不适用于脉冲干扰比较严重的场合
( O8 G9 F/ r- Y# q1 h1 j9 d8 s8 j比较浪费RAM

; V4 f" K5 ?# i* Q6 ]5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
1 ^, ^5 u. x% T7 lA、方法：
! N$ A1 G) |" A5 e$ f8 c" R& T相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”
1 D+ s7 D: v0 K: h# ^5 S2 E( a* X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
6 R+ `' h& O7 P2 w, _9 h2 r. J9 bN值的选取：3~14
B、优点：
融合了两种滤波法的优点
$ _  l( _) g2 ~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
% R# z7 F2 E. l8 `, E5 dC、缺点：
8 x/ y0 ~8 i$ {7 O, P8 e* f4 j5 X. }测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
0 z+ l4 X, Y) c比较浪费RAM

7 ~+ K3 _% l/ [, @1 b& d

% I5 w6 g: U7 ^( [9 N& w
9 \* C, r* L- c- B
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”
- P* U' S/ f8 h- k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：
3 K" _/ a- t+ _) x! t! t. I$ l" z融合了两种滤波法的优点
9 t9 r/ B3 I+ u1 C+ l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
+ y2 u! @& @3 v4 c; O/ CC、缺点：
比较浪费RAM

# `6 ]- b" d, \9 J/ R( `. r7、一阶滞后滤波法
A、方法：
. o6 C. K% h- Q! s取a=0~1
. R8 }$ q( o& Q0 c( }, s1 t本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果
' I  ^2 A' q. p7 u, _8 HB、优点：
9 |8 X; V& F  p+ J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：
/ [# T1 \  X/ o5 z, _5 X相位滞后，灵敏度低
/ |- d( i! g  i滞后程度取决于a值大小
! Z' y& r' {- q* f- F+ C, e9 _5 [; l不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号
6 }. d3 l) e" [8 D+ {4 C* x
" E. F0 s3 W5 n' w  {7 ~/ v) O1 p8、加权递推平均滤波法
/ L( u6 n6 A, v* F  S) v  F$ c1 A  cA、方法：
7 y' t" s$ h8 T9 L0 D5 j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
; A5 Y$ ]# @8 H& Z4 F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：
0 ^3 H0 n# Y0 h- Z0 U7 {! F适用于有较大纯滞后时间常数的对象
. z3 i+ N  i: o/ w. K6 ~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
% M( A( L  P- K* a不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差
( l$ E+ ^* `0 N$ k+ j3 u) v
9、消抖滤波法
% g) W5 X( ~' R9 x6 q; h- Q8 i  mA、方法：
  f) E) W; J1 n& l) h  P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
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)
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：
) [3 u$ y) u4 R* _, B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 G1 ]3 `! r' U2 Z6 ZC、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
2 K8 d: @9 F5 D2 V5 T
) b5 o$ S7 g. Q: T7 _
10、限幅消抖滤波法
( B6 V3 S1 h8 A. q( l) rA、方法：
相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
! `+ g* m! i7 o1 e  m7 q& X9 w9 a先限幅,后消抖
B、优点：
继承了“限幅”和“消抖”的优点
$ P) a, p5 @6 X7 g) f改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统