基于labview的多功能濾波器設(shè)計(已修改)
2025-07-09 17:37 本頁面
【正文】 LabVIEW課程設(shè)計目 錄摘 要 1 緒論 2 濾波器的總體設(shè)計方案 2濾波器的各個模塊的設(shè)計 3信號發(fā)生模塊 3濾波去噪模塊 5頻域分析模塊 12 多功能濾波器的仿真 17參考文獻(xiàn) 22心得體會 22 摘 要目前，在電子測量和自動化控制領(lǐng)域，虛擬儀器技術(shù)取得了巨大的發(fā)展。虛擬儀器是一種功能意義上的測量和控制儀器，是具有儀器功能的軟件、硬件的組合，從而實現(xiàn)各種傳統(tǒng)儀器的功能。本文敘述了虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW的特點，并給出了軟件設(shè)計方案。開發(fā)了基于LabVIEW的多功能濾波器，重點講述了各個功能模塊的軟件設(shè)計，并利用該濾波器對模擬信號進(jìn)行了濾波和頻譜分析，結(jié)果較為滿意。在開發(fā)虛擬儀器的同時，掌握了LabVIEW編程語言，對虛擬儀器的構(gòu)成、實現(xiàn)手段和開發(fā)方法有了一定的認(rèn)識。該系統(tǒng)操作簡單，界面友好，功能多，并有很好的濾波、分析精度等優(yōu)點。關(guān)鍵字：虛擬儀器 ；LabVIEW ；濾波器 ；頻率 1 緒論 LabVIEW是一種基于“圖形”方式的集成化程序開發(fā)環(huán)境，是目前國際上唯一的編譯型圖形化編程語言，LabVIEW開發(fā)環(huán)境具有一系列優(yōu)點，從流程圖式的編程，不需要預(yù)先編譯就存在語法檢測和調(diào)試過程使用的數(shù)據(jù)指針，到其豐富的函數(shù)、數(shù)值、信號處理和設(shè)備驅(qū)動等功能，應(yīng)用LabVIEW進(jìn)行濾波器設(shè)計，效率高，操作簡單，并能對誤差精度進(jìn)行實時調(diào)整，把傳統(tǒng)儀器利用LabVIEW用軟件的方法來實現(xiàn)，開發(fā)周期短，易于維護(hù)和升級，可以設(shè)計出傳統(tǒng)儀器所不能比擬的虛擬儀器，“軟件就是儀器”——這就是虛擬儀器技術(shù)的精髓。虛擬儀器已經(jīng)為越來越多的人所使用和接受，因為虛擬儀器系統(tǒng)更快速簡捷和方便，也可以節(jié)省硬件資源。通過虛擬濾波器設(shè)計，可對虛擬儀器有更深的理解和領(lǐng)悟，也為以后進(jìn)行更進(jìn)一步的研究提供了基礎(chǔ)。我的設(shè)計題目是基于LabVIEW的多功能濾波器設(shè)計。我們平時所要設(shè)計的數(shù)字濾波器，階數(shù)和類型并不一定是完全給定的，很多時候都是要根據(jù)設(shè)計要求和濾波效果不斷的調(diào)整，以達(dá)到設(shè)計的最優(yōu)化。在這種情況下，濾波器的設(shè)計就要進(jìn)行大量復(fù)雜的運算，單純的靠公式計算很難在短時間內(nèi)完成設(shè)計。這次利用LabVIEW設(shè)計的濾波器則不需要再靠公式計算，只要通過在前面板通過下拉菜單進(jìn)行調(diào)解就可以設(shè)計出最優(yōu)化的濾波器了。了解LabVIEW編程所需的基礎(chǔ)知識，學(xué)習(xí)LabVIEW的基本使用方法，復(fù)習(xí)數(shù)字信號處理的所學(xué)知識，運用LabVIEW設(shè)計一個虛擬的數(shù)字濾波器，使其能產(chǎn)生基本的帶有噪聲的模擬信號，或是能通過數(shù)據(jù)采集卡采集信號輸入到微機(jī)里，并能使用戶通過在前面板調(diào)節(jié)按鈕，變換參數(shù)產(chǎn)生想要的濾波器，來對所產(chǎn)生的信號或從外界輸入的信號進(jìn)行濾波，并能對信號進(jìn)行頻域分析。然后通過顯示面板來顯示濾波前后的信號及頻域分析的信號。濾波器的總體設(shè)計方案我設(shè)計的題目是基于LabVIEW的多功能濾波器設(shè)計。如圖9為總體設(shè)計方案的示意圖。圖9 總體設(shè)計示意圖通過軟件LabVIEW設(shè)計一個虛擬的數(shù)字濾波器，使其能產(chǎn)生基本的帶有噪聲的模擬信號，或是能通過數(shù)據(jù)采集卡采集信號輸入到微機(jī)里，并能使用戶通過在前面板調(diào)節(jié)按鈕，變換參數(shù)產(chǎn)生想要的濾波器，來對所產(chǎn)生的信號或從外界輸入的信號進(jìn)行數(shù)字濾波，這里的濾波器可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行選擇，可以找出最適合的濾波器。我設(shè)計的濾波器包括FIR濾波器，IIR濾波器以及小波去噪。其中這三大類濾波器分別有一些參數(shù)可調(diào)，例如IIR濾波器濾波的窗函數(shù)。進(jìn)行完濾波后還能對信號進(jìn)行各種頻譜分析。然后通過顯示面板來顯示濾波前后的信號及頻譜分析的信號。 濾波器的各個模塊的設(shè)計我設(shè)計的濾波器的模塊有信號發(fā)生模塊，濾波模塊，以及頻譜分析模塊。 信號發(fā)生模塊信號發(fā)生模塊是信號有兩種，一種是通過基本函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生基本波形，包括正弦波、方波、三角波、鋸齒波四種；一種是用戶通過編寫公式來產(chǎn)生想要的波形。然后分別疊加噪聲信號，以此來模擬現(xiàn)實中的信號。其中噪聲的類型有均勻白噪聲、高斯噪聲、周期性隨機(jī)噪聲、泊松噪聲。噪聲的幅值也可以調(diào)節(jié)。如圖10是信號發(fā)生模塊流程圖。圖10 信號發(fā)生模塊流程圖 其中需要注意的是采樣頻率的選擇，不然的話會出錯，系統(tǒng)不能運行。根據(jù)奈圭斯特采樣定理，采樣頻率應(yīng)大于或至少等于信號截止頻率的2倍，以保證數(shù)字化后的信號數(shù)據(jù)不丟失原信號的特性。但是奈圭斯特采樣定理假設(shè)有一個理想的低通濾波器來恢復(fù)信號，并且被采樣的信號的頻帶范圍有限，這些條件在實際使用中是很難實現(xiàn)的，所以它只在理論上成立。對同一信號以不同的采樣率采集得到的結(jié)果是不同的，顯然采樣頻率越高，采集信號越接近真實信號，但是高采樣頻率意味著對存儲空間和內(nèi)存的更高要求，工程上用到的采樣頻
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