基于labVIEW的濾波器設計調研報告

文檔從互聯(lián)網中收集，已重新修正排版，文檔從互聯(lián)網中收集，已重新修正排版，word格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。PAGEPAGE9word格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。LabVIEWLABVIEWLabVIEWLabVIEW開發(fā)環(huán)境提供了大量的數字濾波VI和數字濾波器開發(fā)工具。在其SignalProcessing模板中包含了SignalGeneration(信號產生)和Filters(濾波器)等子模板，其中SignalGeneration濾形、隨機噪聲波形等各種仿真信號的功能模塊，用它們作為輸入信號時可與由(DAQFilters子模板則提供了十幾種濾波器的“圖標”其中用于設計IIR濾波器的有ButterworthFilter.viChebyshevFilter.viBasselFil-ter.viFIR濾波器的有FIRWindowFilter.vi、Equi-RippleLowPass.vi、Equi-RippleHighPass.vi、Equi-RippleLowPass.、Equi-RippleBandPass.viImpulsePattern.viLABVIEW在LabVIEW中設計虛擬數字濾波器，關鍵問題是要知道濾波器圖標的調用路徑和合理設置濾波器的有關參數。比如,要設計一個虛擬數字式巴特沃斯濾波器，其設計過程是在Functions選項板下依次選擇 AnalyzeSignalProcessingFilters子選項板最后在Filters子選項板中選擇ButterworthFilter.vi圖標見圖4-1。選中后在流程圖中便出現巴特沃斯濾波(Butterworth圖標，如圖4-2。然設置But-terworthFilter.vi的相關參,圖標的左側為輸入端口參數右側為輸出端口參數。圖4-1圖4-2二、數字濾波器的設計,調試及功能演示1濾波流程圖及設計信號采信號采集仿真信號信號疊濾波器功率譜分析參數設圖5-12 FIRIIR根據數字濾波器沖激響應函數的時域特性，可將數字濾波器分為兩種，即無限長沖激響應llR濾波器和有限長沖激響應FIR濾波器。無限長單位沖激響應(IIR)數字濾波器的優(yōu)點是可以利用模擬濾波器設計的結果，而模擬濾波器的設計有大量圖進行相位校正。圖像處理以及數據采集傳輸都要求濾波器具有線性相位特性。而有(FIR者都各有特點FIRFIRFIR(FIR)數字濾波器可濾波器的FFTFIR5-2圖5-2IR濾波器是單位沖激響應是無限長序列；可以用較少的階數獲得很高的選擇特性，所用的存儲單元少，運算次數少，具有經濟、高效的特點，但選擇性越好，IIR濾IIR調衰減。(3FIR圖5-3圖5-43前面板的設計前面板用于設置輸入數值和觀察輸出量，用于模擬真實濾波器的前面板。虛擬數字濾波器的前面板按照系統(tǒng)要實現的功能有6個數字控件，用來引導用戶完成4TextRing]本次設計的數字濾波器前面板可以分為四個部分，一是原始信號的讀取及仿真信的的疊加還有測量文件的保存，二是信號及功率譜的波形圖，三是關于濾波器各種參數的設置及顯示，這部分對于濾波器信號的濾波效果是直接影響的，各種參數設置是否合理直接關系到信號濾波的效果，如果不慎，往往會造成效果不明顯或錯誤。如下圖，就是因為濾波器的參數設置不合理，倒致濾波器無法對信號進行濾處理。圖5-5程序框圖的設計程序框圖即為數字濾波器的編程語言，是與前面板相對應的圖形程序，程序疊加，濾波器類型的選擇，設置功率譜分板等都是通過用圖形編程語言G語言編寫的；而前面板是直接面對用戶的，其主旨是在于界面的美化，方便，提供友好的人機交換界面[5]。以不同的顏色予以強調。下面的兩張圖就是本次設計的數字濾波器的后面板即程序代碼框圖。圖5-6圖5-7濾波器各種參數的調試filtertype[4]0：Lowpass低通1：Highpass高通2：Bandpass帶通3：Bandstop帶阻X：需要濾波的信號序列(欲處理數據)Samplingfrep：fs產生X0，0，則輸出序列filreredX置應根據采樣定理。Highcutoff0(lowpass1(highpass)時忽略該參數。Lowcutofffreg：fl:低端截止頻率。它必須滿足Nyquist最低采樣頻率必須是信號頻率的兩倍，反過來說，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號而不發(fā)生畸變的最大頻率叫做奈奎斯特頻率，它是采樣頻率的一半，所以0≤fl<0.5fs如果該條件不滿足，則輸出序列FileredX為空，并返回一個錯誤，fl的缺省值是0.125。Order：濾波器的階次,其值必須為大于0的整數，缺省值是。Init/cont：內部狀態(tài)的初始化控制。當其為FALSE(default)，初態(tài)為0；當其為TRUE，濾波器初態(tài)。為上一次調用該VIFALSE后改設置為TRUEFilteredX：濾波后的數據(濾波樣本的輸出數組)。(1)FIR加窗濾波器Lowpass通帶的濾波效果最好。(2)巴特沃斯濾波器在選用巴特沃斯濾波器時,不同的通帶數據設置如下:類型階數采樣頻率fs高截止頻率fh低截止頻率flLowpass21.072.140.125Highpass53.371.470.37Bandpass145.510.430.22Basnpass53.371.310.37表5-1結果分析（1）信號波形分析下圖是脈搏信號濾波前跟濾波后的波形圖對比，很明顯，濾波前，波形很不穩(wěn)定，有很多干擾，不能很好的對脈搏信號進行生理的分析。經過濾波器的濾波后，波形變得穩(wěn)定了，變得非常的平滑，這是因為在原始信號經過濾波器時，把因各種干擾的噪聲信號過濾掉了。圖6-1（2）功率譜分析然后再觀察其變化規(guī)律，以便進行研究。因為經過濾濾器對信號進行濾進，信號中的高頻都不能通過，所以，濾波后的信號功率譜比較平滑。如下圖圖6-2三結束語虛擬儀器技術是計算機技術和傳統(tǒng)的儀器儀表技術相結合的產物，是全新概念的最新一代測量儀器?；贚abVIEW設計的虛擬儀器具有高效、靈活、界面友好、集成LabVIEW軟件平臺開發(fā)電氣參數測量儀等虛擬儀器。實現了更高的效率，節(jié)省了更多的硬件開銷，方便了系統(tǒng)的維護和減但是在實際應用中，仍要根據具體情況進行程序的優(yōu)化和軟硬件的結合，使虛擬儀器發(fā)揮更高的性能。七參考文獻張愛平Labview,2004-5.楊樂平,李海濤,肖相生