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C7 数字滤波与数据处理 第7章 数字滤波与数据处理 7.1 数字滤波技术 1 数字滤波的概念 2 常用数字滤波方法 3 数字滤波选用原则 4 数字滤波的优点 为什么要进行数字滤波？ 一 为什么要进行数字滤波？ 消除各种噪声和干扰。 二 数字滤波概念 就是指在软件（程序）中对采集到的数据进行消除干扰的处理。 这种滤波方法是根据预定的滤波算法编制相应的程序，实质上是一种程序滤波。 三 数字滤波的作用 在控制软件中使用数字滤波技术，可以提高有用信号在采样值中所占的比例，消除或减弱干扰信号的影响，提高采样值的准确性、真实性。 优点 数字滤波与模拟RC滤波器相比,具有以下优点: 1) 无需增加任何硬件设备,只要在程序进入数据处理和控制算法前,附加一段数字滤波程序即可. 2) 系统可靠性高,不存在阻抗匹配问题. 3) 数字滤波器可多通道共享,降低了成本. 4) 可以对频率很低(如0.01HZ)的信号进行滤波. 5) 使用灵活方便,可根据需要选择不同的滤波方法或改变滤波器的参数. 四 常用数字滤波方法 程序判断滤波 中值滤波 均值滤波 RC低通数学滤波 复合数字滤波 光栅示值限幅滤波 do{ for(int mi=0;mi2;mi++) { theCnc.latch(); point[mi].R=(maskR_COORDIN)?theCnc.ReadCounter(theCnc.RCh):0; …… point[mi].Probe=(maskPROBE)?theCnc.ReadProbe16( ):0; } times++; if(times10){ theCnc.Message+=光栅数据比较错，系统退出测量; throw new CCncException(theCnc.Message); } }while(fabs(point[0].R-point[1].R)0.0100); point[1].Probe=(point[0].Probe+point[1].Probe)/2; 2 中值滤波 测头示值中值滤波 if(maskPROBE){ probe[0]=theCnc.GetAD12(); probe[1]=theCnc.GetAD12(); probe[2]=theCnc.GetAD12(); if(probe[2]probe[1]) { temp=probe[1];probe[1]=probe[2];probe[2]=temp; } if(probe[1]probe[0]) { temp=probe[0];probe[0]=probe[1];probe[1]=temp; } if(probe[2]probe[1]) { temp=probe[1];probe[1]=probe[2];probe[2]=temp; } point[1].Probe=probe[1]; } 3 均值滤波 4 RC低通数字滤波 方法：取滤波平滑系数 a=0～1,a1 滤波结果=a*本次采样值+（1-a）*上次滤波结果。 1）防脉冲干扰的平均值滤波 方法：相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值，然后计算N-2个数据的算术平均值。 N值的选取：3-14 优点：融合了两种滤波法的优点，既可消除周期性干扰，亦可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差； 缺点：测量速度较慢，和算术平均滤波法一样，比较浪费RAM； 2）限幅平均值滤波 方法：相当于“限幅滤波法”+“滑动均值滤波法”，每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行滑动均值滤波处理。 优点：可消除周期性干扰，亦可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。 缺点：比较浪费RAM 五 滤波算法的选用 六 数字滤波的优点 某炉温测量仪表的量程为200 ℃ -800 ℃ ，若仪表的量程是线性的，在某一时刻计算机经采样（8位）、数字滤波后得到的数字量为CDH，求此时的炉温？ 牛顿插值图形 作业 1．试说明限幅滤波、限速滤波、中值滤波、算术平均值滤波、加权平均值滤波以及滑动平均值滤波、复合滤波的特点及使用场合。 节省硬件成本 系统的可靠性较高（无硬件故障） 使用灵活方便 功能更强大。比如复合滤波；不受频率限制滤波（RC低通滤波对低于0.01HZ的干扰信号滤波受限） 标度变换 线性标度变换 非线性标度变化 越限报警 声光报警 死区处理 5.2 数据处理 1. 标度变换 生产中各个参数有不同的数值和量纲,如Pa、℃等。采样信号经变送器转换成A/D能接收的0～5V电压信号，A/D转换得到数字