超聲波流量計流量檢測技術的探討   四十

4．2．3隨機誤差的數字濾波方法

本系統中，對于逼近得到的頻偏值進行數字濾波，進一步提高系統穩定性和準確度．

(1)滾動濾波

筒而言之，滾動濾波就是一個先入先出隊列。隊列頭放入最新得到的頻偏值，隊尾的值就被擠出，這樣不斷刷新這一隊列。隊列長度影響到系統響應變化的快慢，其值由實驗獲得。

(2)中值濾波

對于存儲頻偏值的隊列進行中值濾波，其具體做法是：首先從存儲頻偏值的隊列緩沖區取出所有數據，進行捧序(從大到小)，選取排序隊列中處于中部靠前一點的位置(因為低頻干擾多于高頻干擾)作為原始比較對象，然后將隊列中所有數據與其比較，當差的絕對值超過某一個固定值對，就舍棄該數據．通過這種方法，濾除駐楓干擾。

(3)算術平均濾波法

算術平均濾波法就是連續取Ⅳ次取樣值進行算術平均，其數學表達式是：這種濾波算法適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波。該方法對于信號的平滑程度完全取決于Ⅳo當^r較大時，平滑度高，但靈敏度低；當Ⅳ較小時，平滑度低，但靈敏性高。具體Ⅳ的確定通過實驗的方法得到。當流量處于變化狀態時，適當減小Ⅳ值，以適應響應速度的要求。

本系統軟件設計中，將這三種濾波技術結合起來使用。具體操作是；先將最新求得的流速值存儲于固定大小的數據區FLOw的頂部，自然最下端的最老的數據被擠出，即為滾動存儲；再將FLOW中的數據整塊移動到計算區域，將這一系列數據值逐一與中部某一固定數據做比較，如果差值的絕對值大予4(由試驗獲得)，則刪除該數據值，此為中值濾波的轉型；之后對剩余數據做均值濾波。FLOW的大小，即濾波數據多少的選擇，不僅要考慮對信號平滑程度的影響，而且更要滿足儀表的實時性的要求。

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