10種AD採樣的軟體濾波方法

編者註：

      AD採樣點的電壓多少有點起伏波動，經運放放大後電壓的波動如果超過ADC的分辯率，則顯示的值會出現波動。波動如果十分大的話， 建議在硬體上濾波，相反，如果波動較小，你可以用軟體濾波方法解決這個問題。

      以下方法從網路上轉載！！！

 

1、限幅濾波法（又稱程式判斷濾波法）
    A、方法：
        根據經驗判斷，確定兩次採樣允許的最大偏差值（設為A）
        每次檢測到新值時判斷：
        如果本次值與上次值之差<=A,則本次值有效
        如果本次值與上次值之差>A,則本次值無效,放棄本次值,用上次值代替本次值
    B、優點：
        能有效克服因偶然因素引起的脈衝幹擾
    C、缺點
        無法抑制那種周期性的幹擾
        平滑度差    

2、中位值濾波法
    A、方法：
        連續採樣N次（N取奇數）
        把N次採樣值按大小排列
        取中間值為本次有效值
    B、優點：
        能有效克服因偶然因素引起的波動幹擾
        對溫度、液位的變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果
    C、缺點：
        對流量、速度等快速變化的參數不宜

3、算術平均濾波法
    A、方法：
        連續取N個採樣值進行算術平均運算
        N值較大時：訊號平滑度較高，但靈敏度較低
        N值較小時：訊號平滑度較低，但靈敏度較高
        N值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4
    B、優點：
        適用於對一般具有隨機幹擾的訊號進行濾波
        這樣訊號的特點是有一個平均值，訊號在某一數值範圍附近上下波動
    C、缺點：
        對於測量速度較慢或要求資料計算速度較快的即時控制不適用
        比較浪費RAM        

4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
    A、方法：
        把連續取N個採樣值看成一個隊列
        隊列的長度固定為N
        每次採樣到一個新資料放入隊尾,並扔掉原來隊首的一次資料.(先進先出原則)
        把隊列中的N個資料進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果
        N值的選取：流量，N=12；壓力：N=4；液面，N=4~12；溫度，N=1~4
    B、優點：
        對周期性幹擾有良好的抑製作用，平滑度高
        適用於高頻振蕩的系統    
    C、缺點：
        靈敏度低
        對偶然出現的脈衝性幹擾的抑製作用較差
        不易消除由於脈衝幹擾所引起的採樣值偏差
        不適用於脈衝幹擾比較嚴重的場合
        比較浪費RAM        

5、中位值平均濾波法（又稱防脈衝幹擾平均濾波法）
    A、方法：
        相當於“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”
        連續採樣N個資料，去掉一個最大值和一個最小值
        然後計算N-2個資料的算術平均值
        N值的選取：3~14
    B、優點：
        融合了兩種濾波法的優點
        對於偶然出現的脈衝性幹擾，可消除由於脈衝幹擾所引起的採樣值偏差
    C、缺點：
        測量速度較慢，和算術平均濾波法一樣
        比較浪費RAM

6、限幅平均濾波法
    A、方法：
        相當於“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”
        每次採樣到的新資料先進行限幅處理，
        再送入隊列進行遞推平均濾波處理
    B、優點：
        融合了兩種濾波法的優點
        對於偶然出現的脈衝性幹擾，可消除由於脈衝幹擾所引起的採樣值偏差
    C、缺點：
        比較浪費RAM

7、一階滯後濾波法
    A、方法：
        取a=0~1
        本次濾波結果=（1-a）*本次採樣值+a*上次濾波結果
    B、優點：
        對周期性幹擾具有良好的抑製作用
        適用于波動頻率較高的場合
    C、缺點：
        相位滯後，靈敏度低
        滯後程度取決於a值大小
        不能消除濾波頻率高於採樣頻率的1/2的幹擾訊號

8、加權遞推平均濾波法
    A、方法：
        是對遞推平均濾波法的改進，即不同時刻的資料加以不同的權
        通常是，越接近現時刻的資料，權取得越大。
        給予新採樣值的權係數越大，則靈敏度越高，但訊號平滑度越低
    B、優點：
        適用於有較大純延隔時間常數的對象
        和採樣周期較短的系統
    C、缺點：
        對於純延隔時間常數較小，採樣周期較長，變化緩慢的訊號
        不能迅速反應系統當前所受幹擾的嚴重程度，濾波效果差

9、消抖濾波法
    A、方法：
        設定一個濾波計數器
        將每次採樣值與當前有效值比較：
        如果採樣值＝當前有效值，則計數器清零
        如果採樣值<>當前有效值，則計數器+1，並判斷計數器是否>=上限N(溢出)
            如果計數器溢出,則將本次值替換當前有效值,並清計數器
    B、優點：
        對於變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果,
        可避免在臨界值附近控制器的反覆開/關跳動或顯示器上數值抖動
    C、缺點：
        對於快速變化的參數不宜
        如果在計數器溢出的那一次採樣到的值恰好是幹擾值,則會將幹擾值當作有效值匯入系統

10、限幅消抖濾波法
    A、方法：
        相當於“限幅濾波法”+“消抖濾波法”
        先限幅,後消抖
    B、優點：
        繼承了“限幅”和“消抖”的優點
        改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷,避免將幹擾值匯入系統
    C、缺點：
        對於快速變化的參數不宜