在儀表自動化工作中,經常需要對大量的資料進行處理,這些資料往往是乙個時間序列或空間序列,這時常會用到數字濾波技術對資料進行預處理。數字濾波是指利用數學的方法對原始資料進行處理,去掉原始資料中摻雜的雜訊資料,獲得最具有代表性的資料集合。資料取樣是一種通過間接方法取得事物狀態的技術,如將事物的溫度、壓力、流量等屬性通過一定的轉換技術將其轉換為電訊號,然後再將電訊號轉換為數位化的資料。在多次轉換中由於轉換技術客觀原因或主觀原因造成取樣資料中摻雜少量的雜訊資料,影響了最終資料的準確性。為了防止雜訊對資料結果的影響,除了採用更加科學的取樣技術外,我們還要採用一些必要的技術手段對原始資料進行整理、統計,數字濾波技術是最基本的處理方法,它可以剔除資料中的雜訊,提高資料的代表性。
為消除或減弱外界干擾，提高系統的測量精度和可靠性，通過軟體濾波的方法即數字濾波演算法對測量資料進行處理。 數字濾波方法有很多種，每種方法有其不同的特點和使用範圍。從大的範圍可分為3類。
1、克服大脈衝干擾的數字濾波法
（1）限幅濾波法
（2）中值濾波法
2、抑制小幅度高頻雜訊的平均濾波法
（1）算數平均
（2）滑動平均
（3）加權滑動平均
（4）一階滯後濾波法
3、復合濾波法
（1）中位值平均濾波法
（2）限幅平均濾波法
（一）克服大脈衝干擾的數字濾波法
克服由儀器外部環境偶然因素引起的突變性擾動或儀器內部不穩定引起誤碼等造成的尖脈衝干擾，是儀器資料處理的第一步。通常採用簡單的非線性濾波法。
1、限幅濾波法
限幅濾波是通過程式判斷被測訊號的變化幅度，從而消除緩變訊號中的尖脈衝干擾。
a 方法： 根據經驗判斷，確定兩次取樣允許的最大偏差值（設為δ）每次檢測到新值時判斷：如果本次值與上次值之差大於δ,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干擾；
c 缺點：無法抑制那種週期性的干擾 平滑度差；
d 適用範圍：變化比較緩慢的被測量值。
[cpp] view plain copy
#define a 10
char value;
char filter(int value)
2、中值濾波法
中位值濾波是一種典型的非線性濾波器，它運算簡單，在濾除脈衝雜訊的同時可以很好地保護訊號的細節資訊。
a 方法：連續取樣n次（n取奇數） 把n次取樣值按大小排列（多採用冒泡法）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(脈衝)干擾；
c 缺點：對流量、速度等快速變化的引數不宜；
d 適用範圍：對溫度、液位的變化緩慢的被測引數有良好的濾波效果。
[cpp] view plain copy
#define n 11
char filter()
} } return value_buf[(n-1)/2];
} （二）抑制小幅度高頻雜訊的平均濾波法
小幅度高頻電子雜訊：電子器件熱雜訊、a/d量化雜訊等。通常採用具有低通特性的線性濾波器：算數平均濾波法、加權平均濾波法、滑動加權平均濾波法一階滯後濾波法等。
1、算術平均濾波法
算術平均濾波法是對n個連續取樣值相加，然後取其算術平均值作為本次測量的濾波值。
a 方法：連續取n個取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：對濾除混雜在被測訊號上的隨機干擾訊號非常有效。被測訊號的特點是有乙個平均值，訊號在某一數值範圍附近上下波動；
c 缺點：不易消除脈衝干擾引起的誤差。對於取樣速度較慢或要求資料更新率較高的實時系統，算術平均濾法無法使用的。
[cpp] view plain copy
#define n 12
char filter()
; char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;
char filter()
（三）復合濾波法
在實際應用中，有時既要消除大幅度的脈衝干擾，有要做到資料平滑。因此常把前面介紹的兩種以上的方法結合起來使用，形成復合濾波。去極值平均濾波演算法：先用中值濾波演算法濾除取樣值中的脈衝性干擾，然後把剩餘的各取樣值進行平均濾波。連續取樣n次，剔除其最大值和最小值，再求餘下n－2個取樣的平均值。顯然，這種方法既能抑制隨機干擾，又能濾除明顯的脈衝干擾。
1、中位值平均濾波法
又稱防脈衝干擾平均濾法，中位值平均濾波法相當於「中位值濾波法」+「算術平均濾波法」
a 方法： 連續取樣n個資料，去掉乙個最大值和乙個最小值 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這種方法既能抑制隨機干擾，又能濾除明顯的脈衝干擾；
c 缺點：測量速度較慢，和算術平均濾波法一樣，資料量較大，比較浪費ram。
2、限幅平均濾波法
在脈衝干擾較嚴重的場合，如採用一般的平均值法，則干擾會平均到結果中去。限幅平均濾波法相當於「限幅濾波法」+「遞推平均濾波法」
a 方法： 每次取樣到的新資料先進行限幅處理，再送入佇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干擾，可消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差；
c 缺點：資料量較大，比較浪費ram；
d 適用範圍： 緩變訊號。
常用數字濾波演算法
常用數字濾波演算法 a方法 根據經驗判斷，確定兩次取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干擾。c缺點 無法抑制那種週期性的干擾，平滑...
數字濾波技術
1.死區處理 從工業現場採集到的訊號往往會在一定的範圍內不斷的波動，或者說有頻率較高 能量不大的干擾疊加在訊號上，這種情況往往出現在應用共控 板卡的場合，此時採集到的資料有效值的最後一位不停的波動，難以穩定。這種情況可以採取死區處理，把波停波動的值進行死區處理，只有當變化超出某值時才認為該值發生了變...
數字濾波技術
1.一階低通濾波法 摘自 微控制器原理與接 術 一階低通濾波法是用軟體程式設計方法實現模擬實現模擬系統rc低通濾波器的功能，採用本次採用值與上次濾波輸出值進行加權，得到有效濾波值，使得輸出對輸入有反饋作用。形式為 y k 1 y k 1 x k y k 1 y k 1 x k y k 1 y k 1...