10种AD采样的软件滤波方法

编者注：

      AD采样点的电压多少有点起伏波动，经运放放大后电压的波动如果超过ADC的分辩率，则显示的值会出现波动。波动如果十分大的话， 建议在硬件上滤波，相反，如果波动较小，你可以用软件滤波方法解决这个问题。

      以下方法从网络上转载！！！

1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法） 
    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,则本次值有效 
        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    

2、中位值滤波法 
    A、方法： 
        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： 
        能有效克服因偶然因素引起的波动干扰 
        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 
    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： 
        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        

4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法） 
    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、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法） 
    A、方法： 
        相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法” 
        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 
        N值的选取：3~14 
    B、优点： 
        融合了两种滤波法的优点 
        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 
    C、缺点： 
        测量速度较慢，和算术平均滤波法一样 
        比较浪费RAM

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” 
        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： 
        融合了两种滤波法的优点 
        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 
    C、缺点： 
        比较浪费RAM

7、一阶滞后滤波法 
    A、方法： 
        取a=0~1 
        本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果 
    B、优点： 
        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： 
        相位滞后，灵敏度低 
        滞后程度取决于a值大小 
        不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号

8、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： 
        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

9、消抖滤波法 
    A、方法： 
        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： 
        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 
    C、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

10、限幅消抖滤波法 
    A、方法： 
        相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法” 
        先限幅,后消抖 
    B、优点： 
        继承了“限幅”和“消抖”的优点 
        改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统 
    C、缺点： 
        对于快速变化的参数不宜