根據(jù)labview的低通濾波器設(shè)計(jì)

1、紅 »*-. r JEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY基于LabVIEW的低通濾波器設(shè)計(jì)口，號:201220120214名:敖智男級:1221202業(yè):測控技術(shù)與儀器課程教師:方江雄2015 年 6 月 14 日設(shè)計(jì)思路二設(shè)計(jì)目的目錄三程序框圖主要功能模塊介紹1.測試信號生成模塊2.濾波功能模塊.33.頻譜分析模塊4.While 循環(huán)模塊四進(jìn)行頻譜分析6、7五主要設(shè)計(jì)步驟8、9六運(yùn)行結(jié)果10七設(shè)計(jì)心得11低通濾波器是指對采樣的信號進(jìn)行浦波處理， 允許低于截至頻率 的信號通過，高于截止頻率的信號不能通過，提高有用信號的比重， 進(jìn)而消除或減少信號的噪聲干

2、擾。設(shè)計(jì)思路本 VI 設(shè)計(jì)的低通濾波器主要是先將正弦信號和均勻白噪聲信號 疊加，利用 Butterworth 低通濾波器進(jìn)行濾波處理，得到有用的正弦 信號:再對經(jīng)過低通濾波器處理后的信號及信號頻譜與濾波前的進(jìn)行 比較分析，檢測濾波后的信號是否滿足用戶的要求。二設(shè)計(jì)目的基于 LabVIEW 虛擬平臺， 將“正弦波形” 函數(shù)和“均勻白噪聲”函數(shù)產(chǎn)生的信號進(jìn)行疊加以產(chǎn)生原始信號，讓其先通過一個(gè)高通濾波器，濾除白噪聲的帶外雜波， 以便在后續(xù)程序中低通濾波器可以輸出 正弦波；然后經(jīng)過低通濾波器濾波處理， 對濾波前后的信號和信號頻 譜進(jìn)行比較，從而對低通濾波器的濾波效果進(jìn)行檢驗(yàn)。.程序框圖主要功能模塊介紹

3、如圖1-0為低通濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例的程序框圖。它共分為4個(gè)主要的功能塊：測試信號生成模塊、濾波功能模塊、頻譜分析模塊、while 循環(huán)模塊（詳見線框標(biāo)識），接下來將對侮個(gè)功能塊實(shí)現(xiàn)的具休處理功 能和任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。1測試信號生成模塊測試信號由“正弦信號”函數(shù)節(jié)點(diǎn)和“均勻白噪聲”函數(shù)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的信號疊加生成。如圖，信號生成子選板位于“函數(shù)一信號處理” 中?！罢倚盘枴?函數(shù)可借助輸入的樣本參數(shù)輸出一個(gè)存儲正弦信號 的數(shù)組，其調(diào)用路徑為“函數(shù)一信號處理一信號生成一正弦信號”lEStra 號tfl課舉IT 僮 ft f2濾波功能模塊這個(gè)功能塊實(shí)現(xiàn)的功能是：對輸入信號進(jìn)行此波處理，提高有用 信號的比重，消

4、除或減少信號的噪聲干擾。如圖所示，濾波器子選板位于“函數(shù)一信號處理一濾波器”中。本設(shè)計(jì)中需采用“Butterworth 濾波器”，函數(shù)進(jìn)行低通濾波設(shè)計(jì)，其調(diào)用路徑是“函數(shù)一信號處理 濾波器一Butterworth濾波器”。a®朗X渣戦9類申低止祈ft初嫦化：F3. 頻譜分析模塊在信號分析和處理過程中，有時(shí)僅對信號進(jìn)行時(shí)域分析并不能完 全揭示出信號的全部特征，為了便于觀察處理，除了對低通濾波前后 的信號進(jìn)行對比分析外，還需要對濾波前后的信號進(jìn)行頻譜分析。頻譜分析功能模塊是通過 FFT快速傅里葉變換將時(shí)域信號變換 到頻域上的。如圖所示，變換子選板位于“函數(shù)一信號處理一變換” 中，其中“F

5、FT”函數(shù)的調(diào)用路徑是“函數(shù)一信號處理一變換一FFT”。FFTfm vix -一4. While循環(huán)模塊該模塊的功能是通過控制循環(huán)條件，實(shí)現(xiàn)波形參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與輸出顯示。如圖，While循環(huán)的條件接線端接入的是一個(gè)布爾變量（停 止控件），當(dāng)布爾值為“真”，.即在前面板按下“停止”按鈕時(shí)，循環(huán) 停止；否則循環(huán)一直進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)了波形參數(shù)的波形參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào) 節(jié)與輸出顯示。Mrrpici*2:ni 1-卜 >A函卜 HlghfM汕1可Ltt強(qiáng)匕炳；Hh 二Lpwpj 各 1 !-Tl TfHk4產(chǎn)生信號源的程序框圖samplesIE-或*IPMfV W麗huighpass 彳四.進(jìn)行頻譜分析1

6、, 創(chuàng)建雙邊頻譜轉(zhuǎn)換單邊頻譜子 VI。2, 切換到程序框圖設(shè)計(jì)窗口下，在設(shè)計(jì)區(qū)放置一個(gè)“數(shù)組大小，函 數(shù)節(jié)點(diǎn)、一個(gè)“數(shù)組子集”函數(shù)節(jié)點(diǎn)、一個(gè)“替換數(shù)組子集”函數(shù)節(jié) 點(diǎn)、一個(gè)“商與佘數(shù)”函數(shù)節(jié)點(diǎn)、一個(gè)“加法”函數(shù)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)“乘 法”函數(shù)節(jié)點(diǎn)。3, 根據(jù)各數(shù)組節(jié)點(diǎn)的端口創(chuàng)建相應(yīng)的輸入/輸出控件及相應(yīng)的常量, 然后按圖1-1所示完成程序框圖的設(shè)計(jì)。4, 切換到前面扳設(shè)計(jì)窗口下，對控件進(jìn)行排列布局和美觀設(shè)計(jì)。在 前面板窗口的右上角右鍵單擊 LabVIEW 8.2圖標(biāo)，對子VI的連線板 進(jìn)行編輯（如圖1-2所示）。5, 將設(shè)計(jì)好的子VI保存后退出。工真CD 雷口呦群助也）$h兀TI警TI鬲寸-：'

7、;O圖1-2雙邊頻譜轉(zhuǎn)換單邊頻譜子VI程序框圖EE3皆戈小ZHA上皿】|圖1-1五主要設(shè)計(jì)步驟1，首先在程序框圖上放一個(gè) while 循環(huán)； ,2，在 while 里放置一個(gè)正弦信號，一個(gè)均勻白噪聲兩個(gè) FFT ，兩個(gè)ButteWorth 濾波器，兩個(gè)復(fù)數(shù)至極坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換和一個(gè)等待時(shí)間的圖標(biāo)，同時(shí)放置放入兩個(gè)數(shù)組，三個(gè)除法運(yùn)算，一個(gè)乘法運(yùn)算和一個(gè)加法運(yùn)算， 這些可以在程序框圖上右擊鼠標(biāo)右鍵， 在搜索中輸入找到并拖拽到程序框圖上。3、在程序框圖中放置數(shù)值常量，右擊鼠標(biāo)單擊“轉(zhuǎn)換為輸入控件”再右擊鼠標(biāo)將表示法變?yōu)?DBL 格式。同理放置標(biāo)簽為 lfSample, SineFrequency (Hz)

8、, error 的數(shù)值常量，但 error 控件不用“轉(zhuǎn)換為輸入控件”4、在前面板搜索，“滑動桿”，選擇“垂直填充滑動桿”，放置兩個(gè)，將其中一個(gè)的標(biāo)簽改為“截止波數(shù)”，另一個(gè)的標(biāo)簽改為“濾波器階數(shù)”5、在前面板上放置布爾“停止按鈕” ，同時(shí)將其連線到while 循環(huán)的停止端。6、至此所有的圖標(biāo)控件己全部放置完畢，可以開始連線。(連線時(shí)注意找好均勻白噪聲，正弦信號， FFT 和 Butterworth 濾波器圖標(biāo)的接線端數(shù)值常量可以右鍵單擊創(chuàng)建常量即可 )同時(shí)設(shè)置等待時(shí)間為 50。7、在前面板上放置四個(gè)波形圖，在程序框圖上右擊“顯示為圖標(biāo)”作為輸出控件連線。8、在前面板上放置修飾上凸框前面板MC

9、.D6me'UK；*U BD >00m口 r：.： let ar d dmLire蘭刊I，亠-7 - 哼裕i '- G50 im rw MO 刊HR5CI -1* H，怕»!C3-完整程序框圖圖1-0六.運(yùn)行結(jié)果單擊運(yùn)行按鈕，如圖所示，在低通濾波器運(yùn)行界面上可以觀察到“仿真信號”、“濾波后信號”、“仿真信號頻譜”和“濾波后信號頻譜” 控件中的圖形顯示。改變各輸入控件中的值，可以觀察到各個(gè)“波形圖”控件中的波形隨之變化。后=2aoc-i!£>-1K+1 網(wǎng) soVWm nw ;kJiCHEiii£S5?-2?瑩emsmw*岸耳r I七設(shè)計(jì)心得這學(xué)期的課程設(shè)計(jì)，主要講授了一些 LabVIEW 的基本操作和編 程技巧， LabVIEW 作為一門新式的以圖形化編程的語言，不僅提供了簡單易學(xué)的編程方法，而且提供了海量的可調(diào)用的模塊，子vi，涉 及到各個(gè)方面。我對這一門高效簡單的編程語言產(chǎn)生很大的興趣，且從圖書館中 借了一些相關(guān)應(yīng)用的書， 也在網(wǎng)上搜過教程。 從中學(xué)到了大量的技巧。也越來越感到， LabVIEW 入門很容易，如果要深入做下去，完成一 個(gè)像樣的工程，就必須懂得各方面的知識，這是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課， 很多知識是從書上看來的， 而且看完 之后，自己還覺的不錯(cuò)，覺得自