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  • 1 # 直率小可愛的媽媽

    1.數字濾波
         數字濾波實質上是一種程式濾波,與模擬濾波相比具有如下優點:①不需要額外的硬體裝置,不存在阻抗匹配問題,可以使多個輸入通道共用一套數字濾波程式,從而降低了儀器的硬體成本。②可以對頻率很低或很高的訊號實現濾波。③可以根據訊號的不同而採用不同的濾波方法或濾波引數,靈活、方便、功能強 .
         1).中值濾波
         中值濾波方法對緩慢變化的訊號中由於偶然因素引起的脈衝干擾具有良好的濾除效果。其原理是,對訊號連續進行n次取樣,然後對取樣值排序,並取序列中位值作為取樣有效值。程式演算法就是通用的排序演算法。取樣次數n一般取為大於3的奇數。當n>5時排序過程比較複雜,可採用“冒泡”演算法。
         2).算術平均濾波
         算術平均濾波方法的原理是,對訊號連續進行n次取樣,以其算術平均值作為有效取樣值。該方法對壓力、流量等具有周期脈動特點的訊號具有良好的濾波效果。取樣次數n越大,濾波效果越好,但靈敏度也越低,為便於運算處理,常取n = 4、8、16。
         3).滑動平均濾波
         在中值濾波和算術平均濾波方法中,每獲得一個有效的取樣資料必須進行n次取樣,當取樣速度較慢或訊號變化較快時,系統的實時性往往得不到保證。採用滑動平均濾波的方法可以避免這一缺點。該方法採用迴圈佇列作為取樣資料儲存器,佇列長度固定為n,每進行一次新的取樣,把取樣資料放入隊尾,扔掉原來隊首的一個數據。這樣,在佇列中始終有n個最新的資料。對這n個最新資料求取平均值,作為此次取樣的有效值。這種方法每取樣一次,便可得到一個有效取樣值,因而速度快,實時性好,對週期性干擾具有良好的抑制作用。 
         4) .低通濾波
         當被測訊號緩慢變化時,可採用數字低通濾波的方法去除干擾。數字低通濾波器是用軟體演算法來模擬硬體低通濾波的功能。
    一階RC低通濾波器的微分方程為

         式中 τ = RC是電路的時間常數。用X替代ui,Y替代uo,將微分方程轉換成差分方程,得

    整理後得

         式中 △t——取樣週期;X(n)——本次取樣值;Y(n)和Y(n-1)——本次和上次的濾波器輸出值。取α= △t /(τ+ △t ),則上 式可改寫成

         式中 α——濾波平滑係數,通常取α?1。
         由上式可見,濾波器的本次輸出值主要取決於其上次輸出值,本次取樣值對濾波器輸出僅有較小的修正作用,因此該濾波器演算法相當於一個具有較大慣性的一階慣性環節,模擬了低通濾波器的功能,其截止頻率為

         如取α = 1/32, △t = 0.5s,即每秒取樣2次,則fc ≈ 0.01Hz,可用於頻率相當低的訊號的濾波。

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