中南大粤 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 第23章检测算法 23.1常用数字滤波方法 23.2克服系统误差的软件算法 23.3量程自动切换及标度变换
第23章 检测算法 23.1 常用数字滤波方法 23.2 克服系统误差的软件算法 23.3 量程自动切换及标度变换 1
23.检测算法 23.1常用数字滤波方法 23.1.1数字滤波技术特点概述 优点： (1)不需增加硬件，只是一个计算程序，可靠性高，尤其是 可对频率很高或很低的信号滤波。 (2)用软件算法实现，可以使多个输入通道共享一个软件“滤 波器”，降低硬件成本。 (3)改变软件滤波器程序和参数，即可改变滤波特性，对于 抑制低频脉冲干扰、随机噪声特别有效。 主要不足： 需要计算时间，可能影响实时性。 2
23. 检测算法 23.1 常用数字滤波方法 23.1.1 数字滤波技术特点概述 优点： (1) 不需增加硬件，只是一个计算程序，可靠性高，尤其是 可对频率很高或很低的信号滤波。 (2) 用软件算法实现，可以使多个输入通道共享一个软件“滤 波器” ，降低硬件成本。 (3) 改变软件滤波器程序和参数，即可改变滤波特性，对于 抑制低频脉冲干扰、随机噪声特别有效。 主要不足： 需要计算时间，可能影响实时性。 2
23.1常用数字滤波方法 23.1.1数字滤波方法 1)程序判断滤波 △yn=yn-yn- >ym=7n-1或n=2y-1-yn-2 :相邻两个采样值之差的最大可能变化范围。 程序判断滤波又称限幅滤波，很容易用程序判断方法实现。 关键：确定的值。 因过程的动态特性决定其输出参数的变化速度，故可根 据检测实践经验或按参数可能的最大变化速度max及采样周 期T来决定o值，即：o=Tmax 3
23.1 常用数字滤波方法 23.1.1 数字滤波方法 1）程序判断滤波 : 相邻两个采样值之差的最大可能变化范围。 程序判断滤波又称限幅滤波，很容易用程序判断方法实现。 关键：确定的值。 因过程的动态特性决定其输出参数的变化速度，故可根 据检测实践经验或按参数可能的最大变化速度Vmax及采样周 期T来决定值，即： =T·Vmax 3
23.1常用数字滤波方法 23.1.1数字滤波方法 2)中（位）值滤波法 对某一被测参数连续采样n次（一般n=2m+1),把n次采样 值按大小排序，取中间值作为本次的有效采样值 对温度、液位等缓慢变化的被测参数，此法能收到良好 滤波效果，但对压力等快变参数一般不宜采用。 特点：有效抑制脉冲（宽度<）干扰，保持边沿或细节特征。 3)算术平均滤波法 取连续几个采样值的算术均值 作为滤波输出 值。 此方法适用于一般有随机干扰的信号滤波，对信号的平 滑程度完全取决于N。N大，平滑度高，但灵敏度低；N小， 平滑度低，但灵敏度高。 4
23.1 常用数字滤波方法 23.1.1 数字滤波方法 2) 中(位)值滤波法 对某一被测参数连续采样n次(一般n=2m+1)，把n次采样 值按大小排序，取中间值作为本次的有效采样值。 对温度、液位等缓慢变化的被测参数，此法能收到良好 滤波效果，但对压力等快变参数一般不宜采用。 特点：有效抑制脉冲(宽度<m)干扰，保持边沿或细节特征。 3) 算术平均滤波法 取连续几个采样值的算术均值 作为滤波输出 值。 此方法适用于一般有随机干扰的信号滤波，对信号的平 滑程度完全取决于N。N大，平滑度高，但灵敏度低；N小， 平滑度低，但灵敏度高。 4
23.1常用数字滤波方法 23.1.1数字滤波方法 4)递推平均滤波法 把N个测量数据看成一个队列，前次所测数据作列尾， 将此数为列尾数的前个测量数据的算术平均值 作为当前滤波输出值。 特点：只需一次测量，就能得到当前的滤波输出值 5)加权递推平均滤波法 其中： 权值确定方法：设τ为对象的纯滞后时间，且 8=1+e +十ew-,则：C。 e(-10a CN- 5
23.1 常用数字滤波方法 23.1.1 数字滤波方法 4) 递推平均滤波法 把N个测量数据看成一个队列，前次所测数据作列尾， 将此数为列尾数的前N个测量数据的算术平均值 作为当前滤波输出值。 特点：只需一次测量，就能得到当前的滤波输出值 5) 加权递推平均滤波法 权值确定方法：设 为对象的纯滞后时间，且 其中： ，则： 5