巡回检测系统中的数字滤波算法实现

　　巡回检测系统用来实时测量温度、流量、压力等系统工业状态参数,并对测量的结果鉴别和处理,以此为依据,通过相应的控制算法,对系统进行最佳的调节和控制,保证稳定、可靠、安全、高效的运行。由于工业现场的环境比较恶劣,干扰源较多,为了提高系统的性能,在进行数据处理时,一定要对采样数据进行数字滤波。

　　1　巡回检测系统中的常用数字滤波算法

　　所谓数字滤波,就是通过特定的程序,减少干扰信号在有用信号中的比重。数字滤波与模拟滤波相比具有如下优点:

　　(1)由于数字滤波是由程序实现的,不需要增加硬件设备,可以多个通道共用一个滤波程序;

　　(2)无需硬件设备,可靠性高、稳定性好,各回路之间不存在阻抗匹配的问题;

　　(3)数字滤波可以对频率很低(如0.01Hz)的信号实现滤波,而模拟滤波器由于受电容容量的限制,频率不可能太低;

　　(4)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。

　　数字滤波算法有许多种,如限幅滤波法、限速滤波法、中值滤波法、算术平均值滤波法、加权平均值滤波法、RC低通滤波法等。在巡回检测系统中,常用的滤波算法有中值滤波法、算术平均值滤波法,下面分别介绍这两种算法。

　　1.1　中值滤波法

　　对某一被测量参数连续采样n次(一般n取奇数),然后把n个采样值从小到大(或从大到小排队),取中值作为本次采样值。若要将N个数据按从小到大的顺序排队,具体做法是两两比较。设(R0)为数据存放区首地址,先将((R0))与((R0)+1)进行比较,若((R0))<((R0)+

　　1),则不交换存放位置,否则将两数位置对调。继而再取((R0)+1)与((R0)+2)比较,判断方法亦然,直到最大数沉底为止。然向重新比较,把次大数放在N-1位,……如此下去,将N个数从小到大顺序排列。设采样值从8位A/D转换器输入5次,存放在SAMP为首地址的内存单元中,进行中值滤波的汇编语言源程序为:

　　若变量变化比较缓慢,如温度、压力等,采用中值滤波效果较好,但对快速变化过程的参数,如流量,则不宜采用。

　　1.2　算术平均值滤波

　　根据得到的n次采样值X(i)(i=1~n),求一个Y,使得Y与各采样值之间的偏差的平方和最小,此时所得值具有最小误差。

　　由一元函数求极值原理可得:

　　上式是算术平均值滤波的公式。其实质是把一个采样周期内N次采样值相加,然后再除以采样次数N,便得到该采样周期的采样值。算术平均值滤波的汇编语言程序见参考文献[4]。

　　算术平均值滤波适用于对压力、流量一类的信号进行平滑处理。这类信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近作上下波动。在这种情况下,仅以一个采样值作为依据显然是不准确的。算术平均值滤波对信号的平滑程度取决于N。当N较大时,平滑度高但灵敏度低;当N较小时,平滑度低但灵敏度高。应视具体情况选取N,对于流量测量取N=8或16,压力测量取N=4。