软件滤除工频干扰主要通过数字滤波技术实现，结合硬件设计和算法优化，达到抑制干扰、保留有效信号的目的。以下是具体方法及实现要点：
一、数字滤波技术核心
滤波器设计 - IIR（无限脉冲响应）滤波器：
通过调整极点和零点位置实现高选择性，阶数较低但需更多计算资源。
- FIR（有限脉冲响应）滤波器：线性相位特性，通过增加阶数提升性能，但计算复杂度较高。
- 陷波器（Notch Filter）：针对单一工频（如50Hz）设计，可有效截断干扰信号。
采样与处理 - 采用 倍频采样
策略，使采样周期与工频频率保持整数倍关系（如工频50Hz时，采样周期为100ms的整数倍）。
- 对模拟信号进行 A/D转换后，通过软件算法对数字信号进行滤波处理。
二、典型实现方法
硬件基础
- 高精度ADC用于信号采集，确保采样频率满足奈奎斯特定理（如工频50Hz需至少100Hz采样频率）。
- 采用抗干扰能力强的电源和信号线，减少外部干扰。
软件滤波算法
- 中值滤波： 通过取相邻采样点的中间值，抑制突发干扰。 - 均值滤波
- 滑动平均滤波：动态调整窗口大小，平衡滤波精度与延迟。
- 陷波器设计：在Z域设计滤波器，实现精确的单一频率抑制。
- 自适应滤波：根据信号变化动态调整滤波参数，提升鲁棒性。
三、应用场景与优化
工频干扰源：电力线路、电机等设备产生的50Hz/60Hz干扰。
优化策略：
降低采样点数可减少计算量，但需确保满足抗混叠条件。
采用双线性映射法设计FIR滤波器，避免多值映射导致的混叠。
结合硬件屏蔽（如金属外壳、屏蔽线）与软件滤波，提升整体抗干扰能力。
四、注意事项
滤波器阶数选择：需在性能与计算成本间权衡，例如IIR滤波器阶数是FIR滤波器的5-10倍。
实时性要求：工频干扰可能随电网波动，需确保滤波算法满足实时处理需求。
通过上述方法，软件可有效滤除工频干扰，同时保留信号的有效信息，适用于医疗设备、工业控制等对信号精度要求较高的场景。
