各种滤波算法比较

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1、数字滤波方法有很多种，每种方法有其不同的特点和使用范围。从大的范围可分为3类。         1、克服大脉冲干扰的数字滤波法                   ㈠.限幅滤波法㈡.中值滤波法     2、抑制小幅度高频噪声的平均滤波法                 ㈠．算数平均㈡．滑动平均㈢．加权滑动平均㈣一阶滞后滤波法     3、复合滤波法      四、介绍        在这我选用了常用的8种滤波方法予以介绍   （一）克服大脉冲干扰的数字滤波法：               克服由仪器外部环境偶然因素引起的突变

2、性扰动或仪器内部不稳定引起误码等造成的尖脉冲干扰，是仪器数据处理的第一步。通常采用简单的非线性滤波法。      1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法） 限幅滤波是通过程序判断被测信号的变化幅度，从而消除缓变信号中的尖脉冲干扰。      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：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    C、缺点无法抑制那种周期性的干扰平滑度差    D、适用范围:变化比较缓慢的

3、被测量值       2、中位值滤波法        中位值滤波是一种典型的非线性滤波器，它运算简单，在滤除脉冲噪声的同时可以很好地保护信号的细节信息。      A、方法：连续采样N次（N取奇数）把N次采样值按大小排列（多采用冒泡法）取中间值为本次有效值      B、优点：能有效克服因偶然因素引起的波动(脉冲)干扰      C、缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜      D、适用范围：对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果    （二）抑制小幅度高频噪声的平均滤波法      小幅度高频电子噪声：电子器

4、件热噪声、A/D量化噪声等。通常采用具有低通特性的线性滤波器：算数平均滤波法、加权平均滤波法、滑动加权平均滤波法一阶滞后滤波法等。    3、算术平均滤波法算术平均滤波法是对N个连续采样值相加，然后取其算术平均值作为本次测量的滤波值。     A、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N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4     B、优点：对滤除混杂在被测信号上的随机干扰信号非常有效。被测信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上

5、下波动    C、缺点：不易消除脉冲干扰引起的误差。对于采样速度较慢或要求数据更新率较高的实时系统，算术平均滤法无法使用的。比较浪费RAM    4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）       对于采样速度较慢或要求数据更新率较高的实时系统，算术平均滤法无法使用的。滑动平均滤波法把N个测量数据看成一个队列，队列的长度固定为N，每进行一次新的采样，把测量结果放入队尾，而去掉原来队首的一个数据，这样在队列中始终有N个“最新”的数据。    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，每次采样到一个新数据放

6、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N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：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  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     5、加权递推平均滤波法    A、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

7、取得越大。给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度低    B、优点：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       6、一阶滞后滤波法一阶低通数字滤波器是用软件的方法实现硬件的RC滤波，以抑制干扰信号。在模拟量输入通道中，常用一阶滞后RC模拟滤波器来抑制干扰。用此种方法来实现对低频干扰时，首先遇到的问题是要求滤波器有大的时间常数（时间常数=RC）和高精度的RC网络。时间常数越大

8、，要求RC值越大，其漏电流也必然增大，从而使RC网络精度下降。采用一阶滞后的数字滤波方法，能很好的克服这种模拟量滤波器的缺点，在滤波常数要求较大的场合，此法更适合。        A、方法：a=Tf/(Tf+T)Tf为滤波时间常数。T为采样周期本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次