基于labview的低通濾波器設(shè)計(jì)

1、 基于LabVIEW的低通濾波器設(shè)計(jì)學(xué) 號(hào)： 201220120214 姓 名： 敖智男 班 級(jí)： 1221202 專(zhuān) 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 課程教師： 方江雄 2015年 6月14 日 目錄1 設(shè)計(jì)思路. 2二設(shè)計(jì)目的. 2三程序框圖主要功能模塊介紹 1.測(cè)試信號(hào)生成模塊. 3 2.濾波功能模塊. .3 3.頻譜分析模塊.4 4.While循環(huán)模塊.5四進(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(duì)采樣的信號(hào)進(jìn)行浦波處理，允許低于截至頻率的信號(hào)通過(guò)，高于截止頻率的信號(hào)不能通過(guò)，提高有用信號(hào)的比重，進(jìn)而消除或減少信號(hào)的噪聲干擾。一設(shè)計(jì)思路 本VI設(shè)計(jì)

2、的低通濾波器主要是先將正弦信號(hào)和均勻白噪聲信號(hào)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(hào):再對(duì)經(jīng)過(guò)低通濾波器處理后的信號(hào)及信號(hào)頻譜與濾波前的進(jìn)行比較分析，檢測(cè)濾波后的信號(hào)是否滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。二設(shè)計(jì)目的 基于LabVIEW虛擬平臺(tái)，將“正弦波形”函數(shù)和“均勻白噪聲”函數(shù)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行疊加以產(chǎn)生原始信號(hào)，讓其先通過(guò)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(guò)低通濾波器濾波處理，對(duì)濾波前后的信號(hào)和信號(hào)頻譜進(jìn)行比較，從而對(duì)低通濾波器的濾波效果進(jìn)行檢驗(yàn)。三程序框圖主要功能模塊介紹 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

3、為4個(gè)主要的功能塊:測(cè)試信號(hào)生成模塊、濾波功能模塊、頻譜分析模塊、while循環(huán)模塊(詳見(jiàn)線框標(biāo)識(shí))，接下來(lái)將對(duì)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(cè)試信號(hào)生成模塊 測(cè)試信號(hào)由“正弦信號(hào)”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(hào)疊加生成。如圖，信號(hào)生成子選板位于“函數(shù)信號(hào)處理”中?！罢倚盘?hào)”.函數(shù)可借助輸入的樣本參數(shù)輸出一個(gè)存儲(chǔ)正弦信號(hào)的數(shù)組，其調(diào)用路徑為“函數(shù)信號(hào)處理信號(hào)生成正弦信號(hào)”。2.濾波功能模塊 這個(gè)功能塊實(shí)現(xiàn)的功能是：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行此波處理，提高有用信號(hào)的比重，消除或減少信號(hào)的噪聲干擾。如圖所示，濾波器子選板位于“函數(shù)信號(hào)處理濾波器”中。本設(shè)計(jì)中需采用“Butt

4、erworth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)信號(hào)處理濾波器Butterworth濾波器”。3.頻譜分析模塊 在信號(hào)分析和處理過(guò)程中，有時(shí)僅對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析并不能完全揭示出信號(hào)的全部特征，為了便于觀察處理，除了對(duì)低通濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析外，還需要對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。 頻譜分析功能模塊是通過(guò)FFT快速傅里葉變換將時(shí)域信號(hào)變換到頻域上的。如圖所示，變換子選板位于“函數(shù)信號(hào)處理變換”中，其中“FFT”函數(shù)的調(diào)用路徑是“函數(shù)信號(hào)處理變換FFT”。4.While循環(huán)模塊該模塊的功能是通過(guò)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

5、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。產(chǎn)生信號(hào)源的程序框圖四進(jìn)行頻譜分析1，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(duì)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

6、角右鍵單擊LabVIEW 8.2圖標(biāo)，對(duì)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。 圖1-2雙邊頻譜轉(zhuǎn)換單邊頻譜子VI程序框圖圖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(hào)，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)镈BL格式。同理放

7、置標(biāo)簽為lfSample, Sine Frequency (Hz), 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(dòng)桿”，選擇“垂直填充滑動(dòng)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(kāi)始連線。(連線時(shí)注意找好均勻白噪聲，正弦信號(hào)，F(xiàn)FT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

8、控件連線。8、在前面板上放置修飾上凸框前面板完整程序框圖圖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(hào)”、“濾波后信號(hào)”、“仿真信號(hào)頻譜”和“濾波后信號(hào)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。7 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(mén)新式的以圖形化編程的語(yǔ)言，不僅提供了簡(jiǎn)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(duì)這一門(mén)高效簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言產(chǎn)生很大的興趣，且從圖書(shū)館中借了一些相關(guān)應(yīng)用的書(shū)，也在網(wǎng)上搜過(guò)教程。從中學(xué)到了大量的技巧。也越來(lái)越感到， LabVIEW入門(mén)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(shí)， 這是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課，很多知識(shí)是從書(shū)上看來(lái)的，而且看完之后，自己還覺(jué)的不錯(cuò)，覺(jué)得自己已經(jīng)掌握的很好，但真到實(shí)際做東西的時(shí)候，