软件滤波是一种通过软件算法来识别和滤除信号中的干扰成分,从而提取有用信息的技术。以下是一些常见的软件滤波方法及其特点:
限幅滤波法
方法:根据经验判断确定两次采样允许的最大偏差值,每次检测到新值时判断是否在允许偏差范围内,如果不在则放弃本次值,用上次值代替。
优点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。
缺点:无法抑制周期性的干扰,平滑度较差。
均值滤波法
方法:连续采样N次,取平均值作为本次有效值。
优点:实现简单,滤波效果较好。
缺点:采样次数越多,滤波效果越好,但计算量也越大,可能不适用于实时性要求较高的场合。
中位值滤波法
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。
优点:能有效克服因偶然因素引起的波动干扰,对温度、液位等缓慢变化参数有良好的滤波效果。
缺点:对流量、速度等快速变化参数不宜使用。
算术平均滤波法
方法:连续取N个采样值进行算术平均运算。
优点:适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波,信号平滑度较高,但灵敏度较低。
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。
递推平均滤波法(滑动平均滤波法)
方法:把连续取N个采样值看成一个队列,队列长度固定为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。
优点:适用于实时性要求较高的场合,能有效平滑数据波动。
缺点:需要固定的队列长度,可能不适用于数据量波动较大的场合。
低通滤波器
方法:通过阻止高频信号,只允许低频信号通过,从而平滑数据波动,对不同的采样值赋予不同的权重,通常是越新的数据权重越大。
优点:能有效平滑数据波动,适用于需要去除高频噪声的场合。
傅里叶分析滤波
方法:通过傅里叶分析将信号分解为不同频率的成分,然后累加频率为10附近的成分,从而实现滤波。
优点:能有效滤除特定频率的干扰信号。
缺点:计算量较大,适用于特定场合,如需要精确滤除特定频率干扰的情况。
建议
选择合适的滤波方法需要根据具体应用场景的需求来决定。例如,如果对实时性要求较高,可以考虑使用递推平均滤波法或算术平均滤波法;如果需要滤除特定频率的干扰,可以考虑使用傅里叶分析滤波法。在实际应用中,也可以结合多种滤波方法,以达到更好的滤波效果。