數(shù)字低通濾波器(編輯修改稿)
2025-07-23 05:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 好的濾波效果，但對(duì)于流量、壓力等快速變化的數(shù)據(jù)，不宜采用中位值濾波。 算術(shù)平均濾波算術(shù)平均濾波法是要按輸入的N個(gè)采樣數(shù)據(jù)Xi（i從1到N），尋找這樣一個(gè)Y，使Y與各采樣值之間的偏差的平方和最小，即 （1）由一元函數(shù)求極值的原理，可得 （2）此即為算術(shù)平均濾波的基本算式。具體實(shí)現(xiàn)此算法的子程序如下：define N 12char filter_3(){int count。int sum=0。for(count=0。countN。count++) { sum+=get_ad()。 delay()。 } return (char)(sum/N)。}算術(shù)平均濾波適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波。這種信號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近做上下波動(dòng)，在這種情況下僅取一個(gè)采樣值做依據(jù)顯然是不準(zhǔn)確的。算術(shù)平均濾波對(duì)信號(hào)的平滑程序完全取決于N，當(dāng)N較大時(shí)，平滑度高，但靈敏度低；當(dāng)N較小時(shí)，平滑度低，但靈敏度高，應(yīng)視具體情況選取N，以便既少占用計(jì)算時(shí)間，又達(dá)到最好的效果。 移動(dòng)平均濾波算術(shù)平均濾波需要連續(xù)采樣若干次后，才能進(jìn)行運(yùn)算而獲得一個(gè)有效的數(shù)據(jù)，因而速度較慢。為了克服這一缺點(diǎn)，可采用移動(dòng)平均濾波。即先在RAM中建立一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，按順序存放N次采樣數(shù)據(jù)，然后每采進(jìn)一個(gè)新數(shù)據(jù)，就將最早采集的數(shù)據(jù)去掉，最后再求出當(dāng)前RAM緩沖區(qū)中的N個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。這樣，每進(jìn)行一次采樣，就可計(jì)算出一個(gè)新的平均值，即測(cè)量數(shù)據(jù)取一丟一[3]，測(cè)量一次便計(jì)算一次平均值，大大加快了數(shù)據(jù)處理的能力。具體的濾波程序如下：define N 12char value_buf[N]。char i=0。char filter_4(){char count。int sum=0。value_buf[i++]=get_ad()。if (i==N) i=0。for (count=0。countN。count++)sum=value_buf[count]。return(char)(sum/N)。}移動(dòng)平均濾波對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高，靈敏度低，但對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾抑制作用差，因此它不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合，而適用于高頻振蕩的系統(tǒng)。通過(guò)觀察不同N值下移動(dòng)平均的輸出響應(yīng)來(lái)選取N值，以便既少占用單片機(jī)的時(shí)間，又能達(dá)到最好的濾波效果。 加權(quán)平均濾波在算術(shù)平均濾波和移動(dòng)平均濾波中，N次采樣值在輸出結(jié)果中的權(quán)重是均等的，取1/N。用這樣的濾波算法，對(duì)于時(shí)變信號(hào)會(huì)引入滯后，N值越大，滯后越嚴(yán)重[1,4]。為了增加新采樣數(shù)據(jù)在移動(dòng)平均中的權(quán)重，以提高系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前采樣值中所受干擾的靈敏度，可采用加權(quán)平均濾波，它是移動(dòng)平均濾波算法的改進(jìn)。
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