【文章內容簡介】 四 設計原理 DAQ采集模塊建立DAO助手DAQ為：函數(shù)→測量I/O→DAQmx數(shù)據(jù)采集→DAQ助手。根據(jù)用戶需用的波形及參數(shù)，將用示波器輸出所需波形，經(jīng)DAQ采集數(shù)據(jù)后在示波器上顯示。 輸入模擬信號和噪音模塊 輸入信號在設計中需要一個常規(guī)的波形，如正弦波、直流波、三角波、鋸尺波或方波，并且可設置信號頻率、幅值、采樣頻率、采樣點數(shù)等參數(shù) 噪音可加入不同類型與大小的噪聲，因為在實際過程中噪音是不能已知的，所以在模擬過程中要嘗試不同類型的噪音，以便確保設計的濾波器可以對任何噪音都有一定的濾波作用。在我的設計中我選用了高斯白噪音為例進行了研究。 IIR濾波器 濾波器類型按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。 低通濾波器：它允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲。高通濾波器：它允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量。 帶通濾波器：它允許一定頻段的信號通過，抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲。帶阻濾波器：它抑制一定頻段內的信號，允許該頻段以外的信號通過巴特沃斯響應（最平坦響應） 巴特沃斯響應能夠最大化濾波器的通帶平坦度。該響應非常平坦，接近DC信號，然后慢慢衰減至截止頻率點為3dB，最終逼近20ndB/decade的衰減率，其中n為濾波器的階數(shù)。巴特沃斯濾波器特別適用于低頻應用，其對于維護增益的平坦性來說非常重要。貝塞爾響應除了會改變依賴于頻率的輸入信號的幅度外，濾波器還會為其引入了一個延遲。延遲使得基于頻率的相移產(chǎn)生非正弦信號失真。就像巴特沃斯響應利用通帶最大化了幅度的平坦度一樣，貝塞爾響應最小化了通帶的相位非線性。切貝雪夫響應在一些應用當中，最為重要的因素是濾波器截斷不必要信號的速度。如果你可以接受通帶具有一些紋波，就可以得到比巴特沃斯濾波器更快速的衰減。附錄A包含了設計多達8階的具巴特沃斯、貝塞爾和切貝雪夫響應濾波器所需參數(shù)的表格。其中兩個表格用于切貝雪夫響應∶；另一個用于1dB最大通帶紋波。 FIR濾波器 窗1)矩形窗矩形窗屬于時間變量的零次冪窗。矩形窗使用最多，習慣上不加窗就是使信號通過了矩形窗。這種窗的優(yōu)點是主瓣比較集中，缺點是旁瓣較高，并有負旁瓣，導致變換中帶進了高頻干擾和泄漏，甚至出現(xiàn)負譜現(xiàn)象。　2) 三角窗三角窗亦稱費杰（Fejer）窗，是冪窗的一次方形式。與矩形窗比較，主瓣寬約等于矩形窗的兩倍，但旁瓣小，而且無負旁瓣。3) 漢寧（Hanning）窗漢寧窗又稱升余弦窗，漢寧窗可以看作是3個矩形時間窗的頻譜之和，或者說是 3個 sine（t）型函數(shù)之和，而括號中的兩項相對于第一個譜窗向左、右各移動了 π/T，從而使旁瓣互相抵消，消去高頻干擾和漏能?？梢钥闯?，漢寧窗主瓣加寬并降低，旁瓣則顯著減小，從減小泄漏觀點出發(fā)，漢寧窗優(yōu)于矩形窗．但漢寧窗主瓣加寬，相當于分析帶寬加寬，頻率分辨力下降。 4) 海明（Hamming）窗海明窗也是余弦窗的一種，又稱改進的升余弦窗。海明窗與漢寧窗都是余弦窗，只是加權系數(shù)不同。海明窗加權的系數(shù)能使旁瓣達到更小。分析表明，海明窗的第一旁瓣衰減為一42dB．海明窗的頻譜也是由3個矩形時窗的頻譜合成，但其旁瓣衰減速度為20dB／（10oct），這比漢寧窗衰減速度慢。海明窗與漢寧窗都是很有用的窗函數(shù)。5) 高斯窗高斯窗是一種指數(shù)窗。高斯窗譜無負的旁瓣，第一旁瓣衰減達一55dB。高斯富譜的主瓣較寬，故而頻率分辨力低．高斯窗函數(shù)常被用來截斷一些非周期信號，如指數(shù)衰減信號等。對于窗函數(shù)的選擇，應考慮被分析信號的性質與處理要求。如果僅要求精確讀出主瓣頻率，而不考慮幅值精度，則可選用主瓣寬度比較窄而便于分辨的矩形窗，例如測量物體的自振頻率等；如果分析窄帶信號，且有較強的干擾噪聲，則應選用旁瓣幅度小的窗函數(shù)，如漢寧窗、三角窗等；對于隨時間按指數(shù)衰減的函數(shù)，可采用指數(shù)窗來提高信噪比。不同的窗函數(shù)對信號頻譜的影響是不一樣的，這主要是因為不同的窗函數(shù)，產(chǎn)生泄漏的大小不一樣，頻率分辨能力也不一樣。信號的截斷產(chǎn)生了能量泄漏，而用FFT算法計算頻譜又產(chǎn)生了柵欄效應，從原理上講這兩種誤差都是不能消除的，但是我們可以通過選擇不同的窗函數(shù)對它們的影響進行抑制。(矩形窗主瓣窄，旁瓣大，頻率識別精度最高，幅值識別精度最低；布萊克曼窗主瓣寬，旁瓣小，頻率識別精度最低，但幅值識別精度最高) 幅值、相位的設計想要得到選擇濾波器的相關性能，則需在有限長單位沖激函數(shù)的激勵下，顯示器相應的幅值，相位情況，計算幅值是用20log DB 作為顯示，計算相位是用虛擬儀器中的展開相位功能進行顯示，通過對輸入波，濾后波，及窗濾波器本身的幅值，相位特性的顯示，便于觀察，計算和比較。五 程序設計 控件使用信號發(fā)生器及DAQ,輸入一個正弦波信號，選用高斯白噪音作為噪音信號 噪音： 程序