常用数字滤波算法课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,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,5,1、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-yn2,1、限幡嶕波法,6,yn=y,yn-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a,W T,maX,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=y,7,2、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:Nn),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x,9,3、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:所对应的剩佘误差V,3,则认为该;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,常用数字滤波算法课件,16,常用数字滤波算法课件,17,常用数字滤波算法课件,18,常用数字滤波算法课件,19,常用数字滤波算法课件,20,常用数字滤波算法课件,21,常用数字滤波算法课件,22,