數字濾波的基礎知識 不斷更新,總結

2021-10-30 16:19:42 字數 1076 閱讀 8698

數字濾波是一種軟體程式濾波,與模擬濾波器相比,數字濾波有以下優點:

1) 數字濾波是用程式實現的,無需增加硬裝置,而且濾波器(濾波程式)可多通道共享,降低了開發成本。

2)數字濾波可以對低頻訊號(如0.01hz以下)實現濾波,克服了模擬濾波器的缺陷。

3)數字濾波可以根據訊號的不同,採取不同的濾波方法或濾波引數,使用方便靈活。

4)數字濾波由於不用硬體裝置,各迴路間不存在阻抗匹配等問題,故可靠性高,穩定性好。

(1)平均值濾波程式設計

1)算術平均值濾波

n為取樣次數;

xi為第i次取樣值;

y為n個取樣值的算術平均值;

2)加權平均值濾波

在n次取樣值中,突出最近幾次取樣值在平均值中所佔比重,這種方法稱為加權平均濾波方法。加權平均濾波演算法為:

n為取樣次數;

xi為第i次取樣值;

y為n次取樣值的濾波輸出值;

ci為加權係數, 對ci選取要求:

(2)中位值濾波

中位值濾波的原理是對被測引數連續取樣n次(n取奇數),並按大小順序排列,再取中間值作為本次取樣的有效資料。中位值濾波能有效地濾除由於偶然因素引起取樣值波動的脈衝干擾,對變化緩慢的被測引數有良好的濾波效果。

(3)限幅濾波

限幅濾波的方法是考慮到被測引數在兩次取樣時間間隔內,一般最大變化的增量△y(以絕對值表示)總是在一定的範圍內,如果前後兩次取樣值的實際增量│yk-yk-1│≤△y,則認為是正常的,否則認為是干擾造成的,則用上次的取樣值代替本次取樣。由此得限幅濾波的演算法為

(4)慣性濾波

在模擬量輸入通道中,常用一階低通濾波器來消弱干擾,慣性濾波運算公式源於rc低通濾波器的傳遞函式

後向差分離散化處理得

整理後得

濾波係數

t為取樣週期;tf為濾波器時間常數;

xk為本次取樣輸入;yk、yk-1為本次和上次濾波輸出。

(5)復合濾波

為了進一步提高濾波效果,可以把兩種不同的數字濾波器組合起來,構成復合數字濾波器。如把算術平均濾波和中值濾波組合起來。即先找出n個取樣值的最大值xmax和最小值xmin,使得

然後對剩下的n-2個取樣值求算術平均值

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