【正文】 的運(yùn)算量很大。而利用LabVIEW 工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，則可以快速有效地設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，大大減少計(jì)算量。(3) 利用有限精度算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)函數(shù)，包括結(jié)構(gòu)選擇、字長(zhǎng)選擇等。再者FIR濾波器可采用FFT算法，在相同階數(shù)下，運(yùn)算速度可以快得多。在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，如圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔ㄐ蝹鬟f系統(tǒng)中，都越來越多的要求信道具有線性的相位特性。第四章 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是NI PCI6254采集卡，由于該卡支持DAQmx驅(qū)動(dòng)程序，所以本設(shè)計(jì)是直接使用DAQmxData Acquisition開發(fā)的，在這部分中，主要是采集參數(shù)的設(shè)置，其中包括物理通道的選擇，采樣模式、采樣率、每通道采樣數(shù)、輸入方式的配置，采樣最大最小值的設(shè)置。濾波器技術(shù)在測(cè)試技術(shù)與儀器科學(xué)中是很重要的，是測(cè)試工程人員的基本功。現(xiàn)在我們首先對(duì)濾波器的基本概念作一了解，再詳細(xì)介紹LabVIEW中濾波器的應(yīng)用。和其他編程語言一樣，LabVIEW中提供了許多現(xiàn)成的濾波器模板，合理設(shè)置參數(shù)即可方便地用來進(jìn)行信號(hào)慮波。但在調(diào)用數(shù)字濾波器程序時(shí)，除了了解前面介紹的這些濾波器的基礎(chǔ)知識(shí)外，還需要注意以下幾個(gè)問題： .調(diào)用的時(shí)的參數(shù)設(shè)置工程上常用的有巴特沃茲（Buttrworth）,切比雪夫(Chebyshey)貝塞爾（Bessel）等數(shù)字濾波器，它們都是借助于已相當(dāng)成熟的同名模擬濾波器而設(shè)計(jì)的，因此有類同的特性參數(shù)。對(duì)帶通及帶陰濾波，采樣均應(yīng)設(shè)置成濾波器輸入信號(hào)的采樣頻率。對(duì)各種類型濾波，采樣頻率均應(yīng)設(shè)置成濾波器輸入信號(hào)的采樣頻率。 輸入信號(hào)經(jīng)過數(shù)字濾波器，相當(dāng)于輸入信號(hào)和數(shù)字濾波器的單位抽樣響應(yīng)進(jìn)行卷積運(yùn)算，從運(yùn)算的時(shí)間零點(diǎn)到獲得正確的濾波結(jié)果，中間會(huì)有一個(gè)過渡過程，需要一定的響應(yīng)時(shí)間。 濾波器的設(shè)計(jì) 選擇濾波器在labview的函數(shù)面板上的信號(hào)處理上選擇濾波器里的butterworth濾波器。在測(cè)出的峰峰值大于預(yù)設(shè)的比較數(shù)時(shí)，報(bào)警信號(hào)會(huì)亮燈。其中包括采集率，采集通道，采樣方式，然后根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的測(cè)量系統(tǒng)。使用LabVIEW軟件平臺(tái)開發(fā)電氣參數(shù)測(cè)量?jī)x等虛擬儀器。本文以LabVIEW為應(yīng)用背景，圍繞數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)展開研究，該技術(shù)是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)最重要的技術(shù)之一。設(shè)計(jì)的研究工作和主要研究結(jié)果總結(jié)如下：設(shè)計(jì)的數(shù)字IIR濾波器系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)為：（1）用圖形化編程語言LABVIEW和面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，軟件開發(fā)效率高，可操作性和維護(hù)性好。選擇的信號(hào)頻率限制嚴(yán)格，帶寬較窄。PC技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)融合發(fā)展，虛擬儀器的功能得到進(jìn)一步的發(fā)展，例如更多的嵌入式和實(shí)時(shí)功能。計(jì)算機(jī)數(shù)字FIR濾波器系統(tǒng)的成本低，功能全，可擴(kuò)充性強(qiáng)，較適合應(yīng)用于工業(yè)測(cè)試和工業(yè)自動(dòng)化及汽車、輪船、水力和醫(yī)療等領(lǐng)域。伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展虛擬儀器必將拓展到各個(gè)領(lǐng)域，引起測(cè)控儀器的深層次變革。圖書館為我們提供的豐富資源——文本書籍和數(shù)字圖書使我受益匪淺，而且安逸的學(xué)習(xí)環(huán)境，非常具有人文氣息。感謝百度、谷歌公司提供了如此優(yōu)秀的搜索引擎。感謝所有關(guān)于虛擬儀器的論壇。參 考 文 獻(xiàn)1． labview和單片機(jī) 設(shè)計(jì)論壇，2．林靜，：人民郵電出版社3．程佩青. 數(shù)字信號(hào)處理教程. 北京: 清華大學(xué)出版社，2001 年4．曉蜂．?dāng)?shù)字濾波器的設(shè)計(jì)口]．蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)(綜合版)，1999年5．金秀慧．基于LabVlEW的信號(hào)分析JC．砑Z系統(tǒng)[J]．山西電子技術(shù)，2006(5)6. 【美】Robert ，喬瑞平等譯《LabVIEW7實(shí)用教程》 北京 電子工業(yè)出版社，20077. 連海洲，趙英俊. 基于LabVIEW技術(shù)的虛擬儀器系統(tǒng)[J]，儀器與測(cè)控，2001,8:21~23.8. 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LABVIEW虛擬儀器程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]，西南交通大學(xué)出版社，.22. 王磊，陶梅等編著. 精通LabVIEW[M]，電子工業(yè)出版社，.23. 陳江波. 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]，儀表技術(shù)與傳感器，2002年第12期.24. 徐圣龍,基于虛擬儀器的多通道數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)[J],中國(guó)教育技術(shù)裝備,2007年第02期.25. 孫春龍. 基于LabVIEW多通道數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)開發(fā)[D]，碩士，武漢大學(xué)，.26. 段曉杰. 基于虛擬儀器技術(shù)的遠(yuǎn)程多路溫度檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)與研究[D]，碩士，河北工業(yè)大學(xué)，.27. 28. 29.。你們的業(yè)余工作真的很偉大！感謝LabVIEW 學(xué)習(xí)群里熱心的好友，在群里，我認(rèn)識(shí)了很多一起做設(shè)計(jì)的朋友，我們一起學(xué)習(xí)，一起討論問題，然后一起解決問題，非常感謝你們。感謝NI的工程師們，為虛擬儀器設(shè)計(jì)出了如此完美的開發(fā)平臺(tái)。感謝開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)時(shí)代的偉人們。你們使我懂得了如何去主動(dòng)的學(xué)習(xí)，使我對(duì)本專業(yè)外的知識(shí)產(chǎn)生了濃厚的興趣，謝謝你們。通過本設(shè)計(jì)，深刻的認(rèn)識(shí)到了虛擬儀器技術(shù)是儀器發(fā)展的重要發(fā)展方向。虛擬儀器設(shè)計(jì)已經(jīng)成為測(cè)試與儀器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。（二）所設(shè)計(jì)的數(shù)字FIR濾波器系統(tǒng)未具有網(wǎng)絡(luò)功能。由于本人的水平有限和設(shè)計(jì)的條件有限，設(shè)計(jì)中尚存在許多未盡人意的地方。文中所討淪的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有重要的實(shí)用價(jià)值。使用虛擬儀器逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器已經(jīng)成為測(cè)試領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。實(shí)際的主程序框架為多種結(jié)構(gòu)的混合，主要由事件結(jié)構(gòu)構(gòu)成。本設(shè)計(jì)大部分工作是程序的編寫，所涉及的硬件部分都有現(xiàn)成的。然后在濾波器上添加輸入空間，設(shè)置濾波器的低通截止頻率和高通截止頻率以及濾波器階數(shù)，如下圖： 數(shù)據(jù)保存部分首先運(yùn)用“幅值電平測(cè)量”測(cè)出濾波后的峰峰值，然后在利用“寫入測(cè)量文件”模塊把數(shù)據(jù)保存起來。 A/D前的搞混濾波器A/D轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號(hào)時(shí)，若采樣頻率未滿足采樣定理，會(huì)產(chǎn)生頻域混疊，這時(shí)信號(hào)中頻率大于1/2采樣頻率的高頻成分已經(jīng)混進(jìn)數(shù)字信號(hào)的低頻段。5）紋波幅度：切比雪夫數(shù)字濾波器通帶段幅頻特性呈波紋狀，需此參數(shù)控制紋波幅度。因此，除非實(shí)際輸入信號(hào)的采樣頻率是1，都要對(duì)數(shù)字濾波器設(shè)定一個(gè)采樣頻率參數(shù)。如果選擇無限沖擊響應(yīng)濾波器，最后還要選擇用哪種最佳特性逼近方式實(shí)現(xiàn)濾波特性，即在巴特活茲型濾波器、切比雪夫?yàn)V波器的類型滿足測(cè)試需求。LabVIEW中的濾波器VI也分成了ExpressVI，波形VI和基本功能VI 3個(gè)層次。一個(gè)理想濾波器應(yīng)在所需的帶通內(nèi)幅頻特性為常直，相頻特性為通過原點(diǎn)的直線；在帶通外幅頻特性直應(yīng)為零，這樣才能使帶通內(nèi)輸入信號(hào)的頻率成分得以不失真地傳輸，而在帶通外的頻率成分全部衰減掉。在測(cè)試VI中當(dāng)然是使用數(shù)字濾波器。在測(cè)試裝置中，利用濾波器的這種選頻作用，可以慮除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。它可以在幅度特性隨意設(shè)計(jì)的同時(shí)，保證精確、嚴(yán)格的線性相位。窗函數(shù)法僅僅可以給出窗函數(shù)的計(jì)算公式，但計(jì)算通、阻帶衰減仍無顯式表達(dá)式、其他大多數(shù)設(shè)計(jì)FIR濾波器的方法都需要借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。FIR濾波器可以用非遞歸方法實(shí)現(xiàn)，有限精度的計(jì)算不會(huì)產(chǎn)生振蕩。(2) 用一個(gè)因果、穩(wěn)定的離散線性時(shí)不變系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)去逼近這一性能指標(biāo)。并且在數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的過程中，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和濾波效果不斷地調(diào)整，以達(dá)到設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。對(duì)式(4)進(jìn)行反z變換，可得： (315) 式(314)為FIR數(shù)字濾波器的時(shí)域表示方法，其中 (n)是在時(shí)間n的濾波器的輸入抽樣值。為了產(chǎn)生有限長(zhǎng)度的沖激響應(yīng)函數(shù)，我們?nèi)禹憫?yīng)h(n)，長(zhǎng)度為Ⅳ，其系數(shù)函數(shù)為H(z)： (313) 用h(n)表示截取h (n)后沖激響應(yīng)，即h(n)=h (n)W(n)，式子中W(n)為窗函數(shù)，長(zhǎng)度為N。分類的方法還有很多，比如線性濾波器和非線性濾波器、時(shí)變DF和非時(shí)變DF、純振幅DF和純相位DF、線性相位DF和非線性相位DF等等。分為一維和多維濾波器。因?yàn)轭l響的周期為采樣頻率f所以在f內(nèi)與1～4kHz相對(duì)稱的通帶f4kHz～f1kHz必須在20kHz的頻率之外，應(yīng)有f4kHz20kHz即f24kHz則此時(shí)帶通濾波器的通帶范圍為1～4kHz，20～23kHz，25～28kHz，……從而保證了在0～20 kHz的頻率范圍內(nèi)，只有1～4kHz的頻率成分可以通過該濾波器。 按頻域特點(diǎn)分 分為低通濾波器（LP DF）、高通濾波器(HP DF)、帶通濾波器（BP DF）和帶阻濾波器（BS DF）四種。即將某些輸出量反饋到原輸入點(diǎn)與原輸入量相加。發(fā)展到數(shù)字濾波器后，工程上仍沿用這個(gè)名稱，與單位抽樣響應(yīng)和單位脈沖響應(yīng)的說法通用。 傳感器傳感器部分是跟外界溝通的門戶，負(fù)責(zé)把外界的各種物理信息，如光、壓力、溫度、聲音等物理信號(hào)變成電信號(hào)。下列情況使用軟件觸發(fā)：用戶需要對(duì)所有采集操作有明確的控制，并且事件定時(shí)不需要非常準(zhǔn)確。硬件觸發(fā)可進(jìn)一步分為外部觸發(fā)和內(nèi)部觸發(fā)。2）觸發(fā)(Triggering)觸發(fā)涉及初始化、終止或同步采集事件的任何方法。② 需要連續(xù)采集或產(chǎn)生AC數(shù)據(jù)(10樣本/秒)，并且要同時(shí)分析或顯示某些數(shù)據(jù)。需要注意的是Buffer與采集操作的速度及容量有關(guān)。在數(shù)據(jù)采集之前，程序?qū)?duì)采集板卡初始化，板卡上和內(nèi)存中的Buffer是數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的中間環(huán)節(jié)。出現(xiàn)的混頻偏差是輸入信號(hào)的頻率和最靠近的采樣率整數(shù)倍的差的絕對(duì)值。反過來說，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號(hào)而不發(fā)生畸變的最大頻率叫做恩奎斯特頻率，它是采樣頻率的一半。 模擬信號(hào)采樣圖如果對(duì)信號(hào)x(t)采集N個(gè)采樣點(diǎn)，那么x(t)就可以用下面這個(gè)數(shù)列表示：X={x[0]，x[l]，x[2]，x[3]，…，x[N－l]}這個(gè)數(shù)列被稱為信號(hào)x(t)的數(shù)字化顯示或者采樣顯示。t＝0，△t，2△t，3△t……等等，x(t)的數(shù)值就被稱為采樣值。數(shù)據(jù)采集時(shí)，有一些基本原理要注意，還有更多的實(shí)際的問題要解決。 數(shù)據(jù)采集技術(shù)概論在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。② 一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)都是一個(gè)完整的功能模塊，這樣把測(cè)試功能細(xì)節(jié)化，便于實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)用，大大節(jié)省軟件研發(fā)周期，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性。而在LabVIEW中提供的圖標(biāo)/連接工具正是為實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)而準(zhǔn)備的。如通過使用數(shù)據(jù)探針、高亮執(zhí)行調(diào)試等多種方法，程序以較慢的速度運(yùn)行，使沒有執(zhí)行的代碼顯示灰色，執(zhí)行后的代碼會(huì)高亮顯示，同