基于labview的多功能濾波器設計-wenkub.com
2025-06-24 17:37 本頁面
【正文】 通過這次設計，我更加明白理論與實際的差距，我們應該多動手，多思考，提高自己的實踐動手能力。可以看出，因截止頻率為“110”,所以把“w”、“2*pi(1)”以及低于“110”的高斯噪聲頻率都濾除了。如圖26所示，運行濾波器，觀看“輸入信號頻域分析”和“輸出信號頻域分析”的顯示面板。而且證明該設計正確。圖23 FIR濾波器的濾波效果圖二是采用IIR濾波器，它的參數(shù)設定如圖21所示，拓撲結(jié)構(gòu)“Butterworth”,類型是“l(fā)owpass”,階數(shù)是“7階”，低截止頻率是“8”，通帶波紋為“1”，濾波效果如圖24所示。如圖21為輸入信號參數(shù)選板。整個程序流程圖如下錄2。下圖為實數(shù)FFT VI的流程圖。換句話說，頻譜分析精度和分辨率兩個指標是相互矛盾的，不能要求兩個指標同時都好，而需要根據(jù)信號分析的不同要求來選擇合適的窗。加窗處理過程是對采樣信號乘以一個幅值變化很平滑且邊緣趨近于零的有限長度的窗函數(shù)來減少邊緣處的突變，從而抑制頻譜上的泄漏。減小譜泄漏的一種方法是無限延長采樣周期，這樣FFT就能計算出正確的頻譜，但在實際中這是無法做到的。窗函數(shù)的主要作用是對截斷處的不連續(xù)變化信號進行平滑處理，以此來減少頻譜泄漏。圖18 頻域分析模塊流程圖圖19 頻域分析模塊前面板如圖18所示，為信號的頻域分析模塊流程圖，這里的是輸出信號的頻域分析，輸入的和輸出的頻域分析模塊是一樣的，這里不再列出。信號的頻域描述是以頻率為橫坐標變量來描述幅值，相位的變化規(guī)律的。信號的平穩(wěn)變化源于它的低頻分量，陡峭邊緣和急劇變化則源于它的高頻分量。,n,‘sym4’)；其中xd為輸出，s為輸入，采用啟發(fā)式閾值選擇，閾值不重新調(diào)整。XD為消噪后的信號，[CXD,LXD]為消噪后信號XD的小波分解結(jié)構(gòu)。SCAL＝‘sln’時，根據(jù)第一層的系數(shù)進行一次噪聲層的估計來調(diào)整閾值。SORH是軟閾值或硬閾值的選擇。TPTR＝‘rigrsure’時，采用史坦的無偏似然估計原理。在這三個步驟中，最關(guān)鍵的就是如何選擇閾值和如何進行閾值的量化，從某種程度上說，它直接關(guān)系到信號消噪的質(zhì)量。（2）小波分解高頻系數(shù)的閾值量化。所以消噪過程可以按如下方法進行處理：首先對信號進行小波分解（如進行三層分解，分解過程如圖17所示），則噪聲部分通常包含在cD1, cD2, cD3中，因而，可以以門限閾值等形式對小波系數(shù)進行處理，然后對信號進行重構(gòu)即可以大道消噪的目的。一個含噪聲的一維信號的模型可以表示成如下的形式：其中，f(i)為真實信號，e(i)為噪聲，s(i)為含噪聲的信號。Symlets(symN)小波系是由Daubechies提出的近似對稱的小波函數(shù)，它是對db函數(shù)的一種改進。Daubechies系中的小波基記為dbN,N為序號，且1，2…，10。常用的小波函數(shù)介紹：Daubechies(dbN)函數(shù)的小波函數(shù)和尺度函數(shù)的有效長度為2N1,小波函數(shù)消失矩階數(shù)為N。小波分析屬于時頻分析的一種。這里的小波基我列舉了6種供選擇，所以使用了6個Matlab腳本節(jié)點，在圖12中只能看到一個，在Case結(jié)構(gòu)的每一幀中有一個。在Matlab中，用戶一般不用指定數(shù)據(jù)類型，所有輸入變量會有缺省的類型，而在LabVIEW里面，Matlab節(jié)點并不能夠判斷數(shù)據(jù)類型，因此用戶必須要為每個數(shù)據(jù)變量指定一個類型。Matlab腳本節(jié)點把流程圖內(nèi)涉及的變量分為兩大類：輸入變量和輸出變量。Labview調(diào)用Matlab的功能是通過Matlab節(jié)點來實現(xiàn)的。最外圍的是一個布爾型的，通過它來選擇是否進行濾波；中間的那個Case結(jié)構(gòu)是一個枚舉型的，通過它來選擇濾波器的類型；最里面的那個Case結(jié)構(gòu)也是枚舉型的，當濾波器是小波濾波器時，通過這個Case可以選擇不同的小波基來進行濾波。也可通過將外部端子連接到結(jié)構(gòu)邊框來創(chuàng)建隧道，然后再進一步將端子連接到內(nèi)部端子。需要注意的一點是如果選擇器也值與連接到選擇器端子對象的類型不同，那么選擇器值以紅色顯示，并且置VI于中斷狀態(tài)。在枚舉型控件就是無符號字節(jié)、無符號字或無符號長整型，如圖1圖15所示。從“函數(shù)”選項板的“控制過程執(zhí)行”子選項板中選擇Case結(jié)構(gòu)并將其放置在框圖上，并使其邊框包圍所希望的對象；也可以先將Case結(jié)構(gòu)放置在框圖上，然后再根據(jù)需要調(diào)整其大小并將對象拖拽到結(jié)構(gòu)內(nèi)部[12]。其中有三點需要說明一下，一是Case結(jié)構(gòu)，二是LabVIEW調(diào)用Matlab函數(shù)。圖11 輸入信號參數(shù)選板 濾波去噪模塊圖12 濾波去噪模塊流程圖圖13 濾波參數(shù)選板濾波去噪模塊的流程圖如圖12所示，信號的濾波去噪就是通過這個模塊來實現(xiàn)的。根據(jù)奈圭斯特采樣定理，采樣頻率應大
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