常用数字滤波算法课件

第四章智滟仪器的基≯教辑外漍数据处理能力是智能仪器水平的标志,不能充分发挥软件作用,等同硬件化的数字式仪器测量精度和可靠性是仪器的重要指标,引入数据处理算法后,使许多原来靠硬件电路难以实现的信号处理问题得以解决,从而克服和弥补了包括传感器在内的各个测量环节中硬件本身的缺陷或弱点,提高了仪器的综合性能。第四章智滟仪器的基≯教辑外漍1亦教竭外瑰内容提要克服随机误差的数字滤波算法消除糸统误差的算渎、非线性校正工程量的标度变换。●请如频谱估计、相关分析、复杂滤波等算法,阅读数字信号处理方面的文献。亦教竭外瑰内容提要2第一节克服机误差的教字魄波算法●随机误差:由串入仪表的随机干扰、仪器内部嚣件噪声和A/D量化噪声等引起的,在相同条件下测量同一量时,其大小和符号作无规则变化而无法预测,但在多次测量中待合统计规律的误差。采用模拟滅波器是主要硬件方法。●数字滤波算法的优点:(1)数字滤波只是个计算过程,无鼐硬件,因此可靠性高,并且不存在阻抗匹配、特性波动、非一致性等冋题。模拟滤波器在频率很低时较难实现的问题不会出现在数字滤波器的实玑过程中。(2)只要适当改变数字滤波程序有关参数,就能方便的改变滤波特性.因此数字滤波使用时方便灵活,第一节克服机误差的教字魄波算法3常用的数字滤波算法克服火脉冲干扰的数字滤波法1.限幅滤波法2.中值滤波法3.基于拉依达准则的奇异数据滤波法(剔除粗大误鑾)4.基于中值数绝对偏差的决滤波器抑制小幡度高频噪声的平均滤破法1.算数平均2.滑动平均3.加权滑动平均复合滤波法常用的数字滤波算法4克服大脉冲干扰的数字滤波法克服由仪器外部环境偶然因素引起的突变性扰动或仪器内部不稳定引起误码等造成的尖脉冲干扰。是仪器数据处理的第一步通常采用简单的非线性滤波法。克服大脉冲干扰的数字滤波法51、限幡嶕波法限幅滤波法(又称程序判别法)通过程序判断被测信号的变化幅度,从而消除缓变信号中的尖脉冲干扰。具体方法是,依赖已有的时域采样结果,将本次采样值与上次采样值进行比,若它们的差值超出允许范围,则认为本次采样值受到了干扰,应子易除。已滤波的采样结果:yn=1,…yn-2●若本次采样值为yn,则本次滤波的结果由下式确定sa,yn=y△>a,yn=y。或yn=2yn1-yn21、限幡嶕波法6yn=yyn-y>a,yn=5。,或y●a是相邻两个采样值的最大允许增量,其数值可根据y的最大变化速率V及采样周期T确定,即aWTmaX实现本算法的关键是设定被测参量相邻两次采样值的最大允许误差a.要求准确估计V和采样周期T。yn=y72、中位中值滤波是一种典型的非线性滤波器,。它运算筲单,在滤除脉冲噪声的同时可以很好地保护信号的细节信息。对某一被测参数连续釆样n次(一般n应为奇数),然后将这些采样值进行排序,选取中间值为本次采样值。对温度、液位誉缓慢变化的被测参数。采用中值滤波法一般能收到良好的滤波效贔。2、中位8●设浪波器窗口的宽度为n=a+1,高散时间信号x(1)的长度为N(=1,N:N>n)则当窗口在信号序列上滑动时,一錐中值滤波器的输出:medx(i)]=x)表示窗口2H+1内排序的第k个值,即排序后的中间值。原始信号中值滤波后的信号对不同宽度脉冲滤波效果●设浪波器窗口的宽度为n=a+1,高散时间信号x93、暴于拉达准则的音异激据滤破剔除翘火误差)●拉依达准则法的疝用场合与程序判别法类似。并可更准确地剔除严重失亮的奇异数据。●拉依达准则:当测量次教N足够多且测量服从正态分布时,在各次测量值中若某次测量值Ⅹ:所对应的剩佘误差V3σ,则认为该Ⅹ;为坏值,子以剔除。3、暴于拉达准则的音异激据滤破10常用数字滤波算法课件11常用数字滤波算法课件12常用数字滤波算法课件13常用数字滤波算法课件14常用数字滤波算法课件15常用数字滤波算法