【正文】 高低直接影響到采集到的信號的復(fù)原性。這樣我們就可以根據(jù)信號的頻率來確定采樣頻率，以保證信號的不失真。 ● Oder：濾波階次；大于 0 的整數(shù)，缺省值是 2。 ● 濾波后 X：濾波后的信號； ● 錯誤：錯誤信息； 由該濾波器的整體設(shè)計思路可知，該濾波器由信號發(fā)生模塊、數(shù)字濾波模塊、頻率響應(yīng)函數(shù)模塊 3 個模塊構(gòu)建而成。什么是信噪比，什么是失真度？信噪比就是有用與噪聲信號功率的的比值，通常用 SNR、S/N 表示，單位：分貝 dB。 程序的調(diào)試 1．實驗?zāi)康模? (1) 通過對巴特沃斯數(shù)字濾波器演示儀的使用練習(xí)，學(xué)習(xí)在演示儀上通過“ 濾波器參數(shù)設(shè)置” ，實現(xiàn)低通、高通、帶通、帶阻濾波器； (2) 通過觀察“ 濾波效果演示圖 ”、“濾波前和濾波后信號幅頻特性圖”和“ 濾波器幅頻特性圖” 以及濾波前后的信噪比和失真度，了解濾波器的特性與功能并檢查實驗結(jié)果是否達到了預(yù)先的設(shè)計要求。 2）不改變帶通濾波器的參數(shù)設(shè)置，觀察濾波效果：添加干擾信號，觀察濾波效果。 ● 次數(shù) 3—同時添加白噪聲信號和正弦干擾信號 由附錄中圖 69 中的濾波效果演示圖可知該數(shù)字濾波器的濾波效果良好， 增加到 ，信噪比有了非常大的提高，信號失真度也降到 小于 ，均達到了預(yù)期的要求。 比較濾波器參數(shù)修改前后，當被測信號為“有用信號幅值” ＝2V、“ 有用信號頻率”=50Hz、“有用信號相位”=0、“正弦干擾信號幅值”=2V、“正弦干擾信號頻率”=53Hz、“正弦干擾信號相位”=0、“白噪聲幅值”＝0 時，通過比較“ 濾波效果演示圖”，“濾波前和濾波后信號幅頻特性圖 ”以及濾波前后的信噪比和失真度，可以看出修改前的濾波效果較好，修改前通帶窄，高頻干擾信號衰減幅度大，消噪后的信噪比較高。 2）不改變低通濾波器的參數(shù)設(shè)置，觀察濾波效果添加干擾信號，觀察濾波效果。 ● 次數(shù) 3—同時添加白噪聲干擾和正弦干擾信號由附錄中圖 612 的濾波效果演示圖可知該數(shù)字濾波器的濾波效果良好，消噪前 ，信噪比的絕對值有了較大的提高，信號失真度也降到 小于 1，均達到了預(yù)期的要求。 （3）高通濾波器：高通濾波器的參數(shù)定義，觀察“濾波器幅頻特性圖” 。 2) 不改變高通濾波器的參數(shù)設(shè)置，觀察濾波效果：添加干擾信號，觀察濾波效果。 ● 次數(shù) 3—同時添加白噪聲干擾和正弦干擾信號由附錄中圖 615 的濾波效果演示圖可知該數(shù)字濾波器的濾波效果良好，消噪前 ，信噪比的絕對值大于為 大于 ，信號失真度也降到 小于 ，均達到了預(yù)期的要求。 濾波器參數(shù)修改前后，當被測信號為“有用信號幅值”=2V、“有用信號頻率”=50Hz、“有用信號相位”=0、“正弦干擾信號幅值”=2V、“ 正弦干擾信號頻率”=10Hz、“正弦干擾信號相位”=0、“白噪聲幅值”=0 時，比較“濾波效果演示圖” ，“濾波前和濾波后信號幅頻特性圖以及消噪前后的信噪比和失真度，可以看出，低截止頻率高的高通濾波器，對低頻干擾信號的衰減作用比較強，濾波效果較好。 （低截止頻率的顯示） （高截止頻率的顯示）圖 415 帶阻濾波器幅頻特性圖 由上圖可知，帶通濾波器的低截止頻率為 、高截止頻率為4 虛擬數(shù)字濾波器的調(diào)試及結(jié)果分析35，與設(shè)置的低截止頻率 29Hz、高截止頻率 31Hz 基本相符，可見該濾波器的帶阻功能的有效性。 ● 次數(shù) 2—只添加正弦干擾信號 由附錄中圖 618 的濾波效果演示圖可知該數(shù)字濾波器的濾波效果良好，消 增加到 ，信噪比有了非常大的提高，信號失真度也降到 小于 ，均達到了預(yù)期的要求。 濾波器參數(shù)修改前后，當被測信號為“有用信號幅值”=2V、“有用信號頻率”=50Hz、“有用信號相位”=0、“正弦干擾信號幅值”=2V、“ 正弦干擾信號頻率”=30Hz、“正弦干擾信號相位”=0、“白噪聲幅值”=0 時，比較“濾波效果演示圖” ，“濾波前和濾波后信號幅頻特性圖以及消噪前后的信噪比和失真度，可以看出，修改參數(shù)后的濾波器濾波效果較差，參數(shù)修改前消噪后的信噪比為 ，參數(shù)修改后消噪后的信噪比為 。 ④、帶阻濾波器：最佳參數(shù)為階次 低截止頻率 29Hz、高截止頻率31Hz。 比較低通濾波器和高通濾波器的濾波效果：兩者都能很好的濾除干擾信號，相比之下，高通濾波器對信號的濾波效果要好于低通濾波器，高通濾波器濾波后干擾信號衰減幅度更大。 基于 LabVIEW 軟件平臺設(shè)計的濾波器足以實現(xiàn)濾波器的功能，且這樣的虛擬濾波器較硬件配置的濾波器而言具有制作簡單、成本低、應(yīng)用靈活、系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點,可見虛擬儀器的發(fā)展具有很廣闊的前景。參考文獻41致 謝 本文是在我的導(dǎo)師白潔老師的精心指導(dǎo)下完成的，在此，我首先向白老師表示衷心地感謝，感謝她一直以來對我的關(guān)心和教導(dǎo)！ 在這幾個月畢業(yè)設(shè)計的學(xué)習(xí)和工作中，白老師的精心指導(dǎo)和培養(yǎng)使我在各個方面都受益非淺。在此謹向白老師表示衷心的感謝。 圖 71 圖形顯示窗橫坐標調(diào)整示意圖 （2）橫坐標起止點的調(diào)節(jié)方法，單擊起止點處的數(shù)字，如圖 72 所示，然后修改成需要的數(shù)值。 圖 66 曲線上各點的橫、縱坐標值顯示示意圖 對本文設(shè)計的數(shù)字濾波器添加不同的干擾信號，其調(diào)試結(jié)果如下: ● 對帶通濾波器分別添加噪聲、正旋干擾信號及噪聲和正旋干擾信號的起波形演示圖如圖 6圖 68 和圖 69 所示：附錄49 圖 67 帶通濾波器（添加噪聲）濾波效果演示 圖 68 帶通濾波器（添加正旋干擾）濾波效果演示附錄51 圖 69 帶通濾波器（添加正旋干擾和噪聲）濾波效果演示 ● 對低通濾波器分別添加噪聲、正旋干擾信號及噪聲和正旋干擾信號的起波形演示圖如圖 6圖 611 和圖 612 所示： 圖 610 低通濾波器（添加噪聲）濾波效果演示附錄53 圖 611 低通濾波器（添加正旋干擾）濾波效果演示 圖 612 低通濾波器（添加正旋干擾和噪聲）濾波效果演示 ● 對高通濾波器分別添加噪聲、正旋干擾信號及噪聲和正旋干擾信號的起波形演示圖如圖 61圖 614 和圖 615 所示：附錄55 圖 613 高通濾波器（添加噪聲）濾波效果演示 圖 614 高通濾波器（添加正旋干擾）濾波效果演示附錄57 圖 615 高通濾波器（添加正旋干擾和噪聲）濾波效果演示 ● 對帶阻濾波器分別添加噪聲、正旋干擾信號及噪聲和正旋干擾信號的起波形演示圖如圖 61圖 617 和圖 618 所示： 圖 616 帶阻濾波器（添加噪聲）濾波效果演示附錄59 圖 617 帶阻濾波器（添加正旋干擾）濾波效果演示 圖 618 帶阻濾波器（添加正旋干擾和噪聲）濾波效果演示外文翻譯1外。 本實驗中最常用到的是Bring to Center，將指針放到窗口中心。在此也要感謝我的各位學(xué)友，有了大家的支持和幫助使得論文研究工作得以順利的進行。在此期間，白老師提出了很多有益的建議并給予我很大幫助。 2）采用 ADQ 采集實測信號，并對其進行濾波。這是一款純軟件的數(shù)字濾波器，該設(shè)計具有以下特點： 將數(shù)字濾波器的設(shè)計原理與 LabVIEW 軟件相結(jié)合，實現(xiàn)了虛擬數(shù)字濾波 器。 低通濾波器與高通濾波器：兩個濾波器的幅頻特性也相反，低通濾波器濾除高頻干擾信號，高通濾波器濾除低頻干擾信號，相同點是都有低截止頻率，高截止頻率無效。 ②、低通濾波器：最佳參數(shù)為階次 1低截止頻率 70Hz、高截止頻率無效。 3)修改濾波器的參數(shù)，觀察其濾波效果： 修改濾波器的參數(shù)為“濾波器階數(shù)”=10，設(shè)置被測信號： “有用信號幅值”=2V、“有用信號頻率 ”=50Hz、“有用信號相位”=0、“ 正弦干擾信號幅值”=2V、“正弦干擾信號頻率”=30Hz、“正弦干擾信號相位”=0、“ 白噪聲幅值”=0。在“被測信號設(shè)置” 面板中設(shè)置“采樣點數(shù)”=204 “采樣頻率”=1000Hz，“有用信號幅值”=2V、“ 有用信號頻率”=50Hz、“有用信號相位”=0 度，其他參數(shù)按照表 44 所示參數(shù)進行設(shè)置。 圖 414 帶阻濾波器幅頻特性圖 帶阻濾波器的幅頻特性如圖 414 所示，f1 為低截止頻率、f2 為高截止頻率，設(shè)置濾波器的參數(shù)：濾波器類型帶阻、濾波器階次 低截止頻率 29Hz、高截止頻率 31Hz。 此時濾波器特性如圖 412 所示。表 43 干擾信號參數(shù)設(shè)置次數(shù) 正旋干擾信號幅（V）正旋干擾信號頻率（Hz）正旋干擾信號相位（度） 白噪聲幅值（V） 1 0 0 0 2 2 2 10 0 0 3 2 10 0 2 添加干擾信號，觀察濾波效果并記錄如下： ● 次數(shù) 1—只添加白噪聲干擾 由附錄中圖 613 的濾波效果演示圖可知該數(shù)字濾波器的濾波效果良好，消噪前和消噪后的信噪比從 ，信噪比的絕對值有了很大的提高，信號失真度也降到 小于 ，均達到了預(yù)期的要求。調(diào)整橫坐標后，濾波器幅頻特性如圖 411 所示。此時濾波器幅頻特性圖如圖 48 所示： 圖 48 修改參數(shù)后低通濾波器幅頻特性圖 記錄濾波前和濾波后波形特性如圖 49：圖 49 修改參數(shù)后低通濾波器（添加正旋干擾）濾波效果演示比較濾波器參數(shù)修改前后的低通濾波器幅頻特性圖可以看出，濾波器的低截止頻率沒有明顯變化，但是高階低通濾波器的幅頻特性曲線下降比較平緩。表 42 干擾信號參數(shù)設(shè)置次數(shù) 正旋干擾信號幅（V）正旋干擾信號頻率（Hz）正旋干擾信號相位（度） 白噪聲幅值（V） 1 0 0 0 2 2 2 90 0 04 虛擬數(shù)字濾波器的調(diào)試及結(jié)果分析29 3 2 90 0 2 添加干擾信號，觀察濾波效果并記錄如下： ● 次數(shù) 1—只添加白噪聲干擾由附錄中圖 610 的濾波效果演示圖可知該數(shù)字濾波器的濾波效果良好，消噪前和消噪后的信噪比從 ，信噪比的絕對值有了很大的提高，信號失真度也降到 小于 1，均達到了預(yù)期的要求。 圖 46 低通濾波器幅頻特性圖 低通濾波器的幅頻特性如圖 46 所示，f1 為低截止頻率，設(shè)置濾波器的參數(shù)：濾波器類型低通、濾波器階次 1低截止頻率 70Hz、高截止頻率無效。 修改濾波器參數(shù)后，濾波器幅頻特性圖如圖 44 所示： 圖 44 修改參數(shù)后帶通濾波器幅頻特性 可以看出高截止頻率為 符合設(shè)定高截止頻率 52Hz 的要求（低截止頻率未修改）。 表 41 干擾信號參數(shù)設(shè)置 次數(shù) 正旋干擾信號幅（V）正旋干擾信號頻率（Hz）正旋干擾信號相位（度） 白噪聲幅值（V） 1 0 0 0 2 2 2 53 0 03 2 53 0 2 添加干擾信號，觀察濾波效果并記錄如下(為了便于分析，將各干擾信號下的濾波效果演示圖的結(jié)果顯示如下，而其圖形置于附錄中）： ● 次數(shù) 1—只添加白噪聲 由附錄中圖 67 的濾波效果演示圖可知該數(shù)字濾波器的濾波效果良好，消噪前和消噪后的信噪比從 增加到 ，信噪比有了很大的提高，信號失真度也降到 小于 ，均達到了預(yù)期的要求。 （1）帶通濾波器 帶通濾波器的參數(shù)定義，觀察“濾波器幅頻特性圖” 。失真度定義為信號中全部諧波分量的能量與基波能量之比的平方根值，失真度越小濾波效果越好。其程序框圖如圖 310 所示：3 基于 LabVIEW 的巴特沃斯數(shù)字濾波器演示儀的設(shè)計21圖 310 信號發(fā)生模塊的程序框圖 數(shù)字濾波模塊：用 LabVIEW 中的巴特沃斯濾波器間接地設(shè)計 IIR 型數(shù)字濾波器。當其為 FALSE，初態(tài)為 0，當初始化/連續(xù)初始化為 TRUE，濾波器初態(tài)為上一次調(diào)用該 VI 的最后狀態(tài)。 ● 低截止頻率 fl；它必須滿足 Nyquist 準則，即 0?fifs．如果該條件不滿足則輸