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★数字滤波
接近感应要求控制器能够检测到稳定的小信号来提高探测距离,因此控制器需要设置足够长的采样周期来提高信号幅度,同时也需要设置较低的触发阈值来提高灵敏度。灵敏度的提高意味着系统更容易受到噪声的干扰。因此,为了提高整个系统的信噪比,本文对原始信号依次使用了三种有效的软件滤波方法:中值滤波、均值滤波和IIR数字滤波,来滤除噪声。
1.中值滤波器
对于瞬间出现的单点或连续几点的噪声,中值滤波器可以很好的进行过滤。图8为一个三阶的中值滤波器。可以看出P3点会在采样后,被中值滤波器滤掉。在接近感应的实际应用中,由于采样速率较快往往会出现这样的噪点,中值滤波器可以很好的进行过滤,同时中值滤波器的输出信号也会使得后面的均值滤波器以及IIR数字滤波器的输入信号更加稳定。普通的n阶中值滤波器的时间复杂度约等于n*n,所以其阶数不宜过高,应根据实际的噪声情况进行合理选择。
图8 三阶中值滤波器
图9对比了实际采集的电容变化信号在使用中值滤波器前后的差异。红色为使用中值滤波器前的信号,蓝色为经过中值滤波器(三阶)的信号。
图9 中值滤波器输入输出信号对比