【正文】 使得我設(shè)計的很多的問題都可以輕松的得到解決。隨著PC技術(shù)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)已成為一項前沿學(xué)科，代表著儀器發(fā)展的最新方向之一，不斷的被推向各個新的領(lǐng)域，在新的世紀(jì)將大行其道。實現(xiàn)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(hù)和減輕了儀器更新的負(fù)擔(dān)。在后續(xù)處理時應(yīng)該忽略這一段開始的濾波結(jié)果。下面我們來了解LabVIEW中的濾波器VI。在這方面，F(xiàn)IR濾波器具有獨到的優(yōu)點。設(shè)計完成后對已設(shè)計的濾波器的頻率響應(yīng)進(jìn)行校核，運算量也很大。說一個數(shù)字頻率低通的帶通是0～,則時鐘為1Hz時是指0～50Hz，時鐘為2Hz時是指0～100Hz，時鐘為100kHz時是指0～5kHz，是相對頻率。沖激響應(yīng)本來是用于模擬系統(tǒng)，指系統(tǒng)對沖激函數(shù)δ（t）的響應(yīng)。② 需要縮減存儲器的開支。這種信號畸變叫做混疊。實際采集時，噪聲也可能帶來一些麻煩。② 設(shè)計的思路和運行過程清晰而且直觀。傳統(tǒng)的文本式編程是一種順序的設(shè)計思路，設(shè)計者必須寫出執(zhí)行的語句。用戶可以采用各種編程軟件來開發(fā)自己所需要的應(yīng)用軟件。它是最早的儀器總線，目前多數(shù)儀器都配備了遵循IEEE488的GPIB接口。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器一樣，主要由數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析和處理、結(jié)果顯示三部分組成。2）在通用硬件平臺確定后，軟件取代傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的儀器功能。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點之一，有了這一點，儀器的開發(fā)和換代時間將大大縮短。隨著虛擬儀器軟件開發(fā)平臺及硬件的發(fā)展，基于虛擬儀器的儀器系統(tǒng)的開發(fā)周期更短，費用更低，測量速度、準(zhǔn)確度及可復(fù)用性提高，且更便于相應(yīng)儀器系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)展[3]。但是在數(shù)字化儀器、智能儀器階段基本上沒有擺脫傳統(tǒng)儀器那種獨立使用、手動操作的模式，難以勝任更復(fù)雜、多任務(wù)的測量需求。此階段是網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的初步發(fā)展階段。20世紀(jì)70年代以來，計算機(jī)、微電子等技術(shù)迅猛發(fā)展，在其推動下，測控儀器與技術(shù)不斷進(jìn)步，相繼誕生了智能儀器、PC儀器、VXI儀器、虛擬儀器及互換性虛擬儀器等微機(jī)化儀器及其自動測控系統(tǒng)，計算機(jī)與現(xiàn)代化儀器設(shè)備間的界限日漸模糊，測控領(lǐng)域和范圍不斷拓寬[1]。設(shè)計一個數(shù)字濾波器可以有助于我們更好的了解數(shù)字信號處理。 課題背景 測控技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀早期的測控系統(tǒng)采用大型儀表集中對各個重要設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過操作盤進(jìn)行集中式操作；而計算機(jī)測控系統(tǒng)是以計算機(jī)為主體，加上檢測裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與被控對象(生產(chǎn)過程)共同構(gòu)成的整體。自從1785年庫侖發(fā)明靜電扭秤，1834年哈里斯提出靜電電表結(jié)構(gòu)以來，電測儀表和電子儀器隨相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步、儀器儀表元器件質(zhì)量的提高和測量理論方法的改進(jìn)得到飛速發(fā)展。卡式儀器是虛擬儀器的雛形，是將傳統(tǒng)獨立式儀器的測量電路部分與接口部分集合在一起制成儀器功能卡，將其插入微機(jī)的內(nèi)部插槽或外部插件箱中形成的儀器。本文正是在虛擬儀器技術(shù)的基礎(chǔ)上對多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，實現(xiàn)多路信號的采集，并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示、記錄、分析處理。操作系統(tǒng)虛擬儀器軟件面板虛擬儀器開發(fā)者虛擬儀器軟件開發(fā)平臺虛擬儀器開發(fā)者底層驅(qū)動程序硬件模塊虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng)，且功能靈活，很容易構(gòu)建，所以應(yīng)用面極為廣泛。7）可方便地存貯和交換測試數(shù)據(jù)，測試結(jié)果的表達(dá)方式更加豐富多樣。 虛擬儀器I/O接口設(shè)備I/O接口設(shè)備主要用來完成被測輸入信號的采集、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換。3）VXI(VME bus eXtension for Instrumentation )是VME總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，成為開放式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但直接由這些語言開發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)，是有相當(dāng)難度的。利用LabVIEW ，可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的32編譯器。而在LabVIEW中提供的圖標(biāo)/連接工具正是為實現(xiàn)模塊化設(shè)計而準(zhǔn)備的。t＝0，△t，2△t，3△t……等等，x(t)的數(shù)值就被稱為采樣值。在數(shù)據(jù)采集之前，程序?qū)Σ杉蹇ǔ跏蓟?，板卡上和?nèi)存中的Buffer是數(shù)據(jù)采集存儲的中間環(huán)節(jié)。硬件觸發(fā)可進(jìn)一步分為外部觸發(fā)和內(nèi)部觸發(fā)。即將某些輸出量反饋到原輸入點與原輸入量相加。分類的方法還有很多，比如線性濾波器和非線性濾波器、時變DF和非時變DF、純振幅DF和純相位DF、線性相位DF和非線性相位DF等等。(2) 用一個因果、穩(wěn)定的離散線性時不變系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)去逼近這一性能指標(biāo)。在測試裝置中，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。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現(xiàn)濾波特性，即在巴特活茲型濾波器、切比雪夫濾波器的類型滿足測試需求。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)保存部分首先運用“幅值電平測量”測出濾波后的峰峰值，然后在利用“寫入測量文件”模塊把數(shù)據(jù)保存起來。文中所討淪的設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)對數(shù)字信號處理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)具有重要的實用價值。通過本設(shè)計，深刻的認(rèn)識到了虛擬儀器技術(shù)是儀器發(fā)展的重要發(fā)展方向。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)識了很多一起做設(shè)計的朋友，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。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。選擇的信號頻率限制嚴(yán)格，帶寬較窄。其中包括采集率，采集通道，采樣方式，然后根據(jù)實際情況選擇合適的測量系統(tǒng)。對各種類型濾波，采樣頻率均應(yīng)設(shè)置成濾波器輸入信號的采樣頻率?，F(xiàn)在我們首先對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。再者FIR濾波器可采用FFT算法，在相同階數(shù)下，運算速度可以快得多。一般來說，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器輸出Y(n)的z變換形式y(tǒng)(z)與輸入 (n)的z變換形式之間的關(guān)系如下： （314） 。比如采樣頻率f=8000Hz,數(shù)字帶通的通帶是300～3400Hz，那么它的重復(fù)周期為8000Hz，由對稱性可知4600～7700Hz也是通帶，由周期性可知8300～11400Hz也是通帶，等等。② 用戶需要削減軟件開支。不使用Buffer意味著對所采集的每一個數(shù)據(jù)你都必須及時處理(圖形化、分析等)。所以如果只知道該信號的采樣值，并不能知道它的采樣率，缺少了時間尺度，也不可能知道信號x(t)的頻率。同時為實現(xiàn)虛擬儀器設(shè)計的靈活性提供了前提。在流程圖中對VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。除此以外還有HP公司的HPVEE ，HPTIG開發(fā)平臺，美國Tektronix公司的EzTest ，TekTNS平臺軟件，這些都是國際上公認(rèn)的優(yōu)秀的虛擬儀器開發(fā)軟件平臺[11]。PXI兼容Compact PCI機(jī)械規(guī)范，并增加了空氣冷卻裝置、環(huán)境測試（溫度、濕度、振動和沖擊實驗）等要求。各儀器廠家生產(chǎn)了大量的DAQ卡功能模塊供用戶選擇，如示波器、串行數(shù)據(jù)分析儀、動態(tài)信號分析儀、任意波形發(fā)生器等。計算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。1）傳統(tǒng)儀器的面板只有一個，上面布置了種類繁多的顯示和操作元件。虛擬儀器是智能儀器之后的新一代測量儀器。1997年美國NI公司推出了一種新的儀器總線標(biāo)準(zhǔn)PXI總線標(biāo)準(zhǔn)。七十年代初第一片微處理器問世，微型計算機(jī)技術(shù)從此發(fā)展迅猛，在其影響下測量儀器呈現(xiàn)出新的活力并取得了長足進(jìn)步。網(wǎng)絡(luò)化的測控技術(shù)興起于國外，是在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)高速發(fā)展，以及對大容量分布式測控的大量需求背景下發(fā)展起來。另外其精度較高，容易集成等，這些特點決定了數(shù)字濾波器的應(yīng)用越來越廣泛。相對于模擬濾波器，數(shù)字濾波器沒有漂移，能夠處理低頻信號，頻率響應(yīng)特性可做成非常接近于理想的特性。傳統(tǒng)的單機(jī)儀器己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)大數(shù)量、高質(zhì)量的信息采集要求，產(chǎn)生了由計算機(jī)控制的測控系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)單元通過各種總線互連，進(jìn)行信息的傳輸。這時電子控制集成電路和計算機(jī)技術(shù)開始融為一體成為測量儀器的主要特征。1987年，美國的惠普和泰克等5家公司在VME總線的基礎(chǔ)上，聯(lián)合提出了一種新型總線系統(tǒng)VXI(VME eXtension For Instrumentation)總線，即由微機(jī)總線VME擴(kuò)展而成的微機(jī)化儀器專用總線。所謂虛擬儀器是基于計算機(jī)的軟硬件測試平臺，它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業(yè)控制系統(tǒng)之中；可自由構(gòu)建成專有儀器系統(tǒng)。在中低檔測試領(lǐng)域，虛擬儀器可取代一部分獨立儀器的工作，但完成復(fù)雜環(huán)境下的自動化測試是虛擬儀器的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。 虛擬儀器測試系統(tǒng)的組成虛擬儀器是基于計算機(jī)的儀器。在性能上，隨著A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，濾波技術(shù)和信號調(diào)理技術(shù)的發(fā)展，DAQ卡的采樣速率已達(dá)1GB/s，精度高達(dá)24位，通道數(shù)高達(dá)64個，并具有數(shù)字I/O，模擬I/O和計數(shù)器/定時器等通道。PXI增加了用于多個板卡同步的觸發(fā)總線和10MHz參考時鐘、用于精確定時的星形觸發(fā)總線，以及用于相鄰模塊間高速通信的局部總線等，來滿足實驗和測量用戶的要求。LabWindows/CVI是為熟悉C語言的開發(fā)人員準(zhǔn)備的，是在Windows環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)ANSIC開發(fā)環(huán)境。2）流程圖：流程圖提供VI的圖形化源程序。③ 便于實現(xiàn)“測試集成”和虛擬儀器庫的思想。這個數(shù)列中僅僅用下標(biāo)變量編制索引，而不含有任何關(guān)于采樣率(或△t)的信息。如果你的卡有DMA性能，模擬輸入操作就有一個通向計算機(jī)內(nèi)存的高速硬件通道，這就意味著所采集的數(shù)據(jù)可以直接送到計算機(jī)的內(nèi)存。下列情況使用硬件觸發(fā)：① 采集事件定時需要非常準(zhǔn)確。這里要特別強(qiáng)調(diào)一點的是：數(shù)字濾波器的頻響是周期的,其重復(fù)周期是采樣頻率f,或者數(shù)字頻率2π，且在每一周期內(nèi)，幅頻特性具有對稱性。當(dāng)t= (N一1)／2時，截取的一段h(n)對(N一1)／2對稱，可保證所設(shè)計的濾波器具有線性相位。同時由于量化舍入以及系數(shù)的不準(zhǔn)確所引起的誤差的影響比IIR濾波器要小得多。由于濾波器的分類方法很多，其參數(shù)類型也比較多，所以，在LabVIEW中應(yīng)用數(shù)字濾波器VI時參數(shù)設(shè)置比較復(fù)雜，使用中需要注意的也比較多，要求對濾波器的基本楷念有一個比較清晰的理解。這個參數(shù)很重要，設(shè)置不對濾波結(jié)果則不正確。但是對硬件的了解也是必需要做的工作，特別是對NI PCI6254采集卡的了解。主要有以下幾個方面需要改進(jìn)和研究：（一）影響諧波分析與處理系統(tǒng)系統(tǒng)各個性能的因素很多。感謝學(xué)校的圖書館。最后感謝一下自己，因為自己的堅持到底，才有了這個畢業(yè)設(shè)計，這也是我第一次成功開發(fā)的系統(tǒng)。虛擬儀器以嶄新的模式和強(qiáng)大的功能深入人心。設(shè)計的數(shù)字FIR濾波器系統(tǒng)不僅具有臺式數(shù)字諧波分析與處理系統(tǒng)的功能，而且充分發(fā)揮了計算機(jī)強(qiáng)大的功能和軟件設(shè)計的靈活性。.數(shù)據(jù)保存時可以設(shè)置報警信號。2）截止頻率確定：對低通濾波只需確定上截止頻率，高通濾波只需確定下截止頻率。同樣，在測試VI中，也可以利用LabVIEW提供的濾波器VI對信號進(jìn)行去噪或提取特定頻率信號。根據(jù)不同的要求可以用IIR系統(tǒng)函數(shù)，也可以用FIR系統(tǒng)函數(shù)去逼近。 數(shù)字濾波器設(shè)計 IIR 無限長數(shù)字濾波器設(shè)計一、DF按頻率特性分類可分為低通、高通、帶通、帶阻和全通，其特點為 （1）頻率變量以數(shù)字頻率表示。一般來說，IIR DF 的H(z)有分母，須用遞歸型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)；FIR DF 的H(z)無分母，用非遞歸型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。當(dāng)某一模擬入通道發(fā)生一個指定的電壓電平時，讓卡輸出一個數(shù)字脈沖，這是內(nèi)部觸發(fā)。需要注意的兩個問題是：是否使用緩沖？是否使用外觸發(fā)啟動、停止或同步一個操作？1）緩沖(Buffers)這里的緩沖指的是PC內(nèi)存的一個區(qū)域(不是數(shù)據(jù)采集卡上的FIFO緩沖)，它用來臨時存放數(shù)據(jù)。所有x(0)，x(△t)，x(2△t)都是采樣值。設(shè)計者可把一個復(fù)雜自動檢測系統(tǒng)分為