基于labview的多功能濾波器設(shè)計(jì)(參考版)
2025-06-30 17:37本頁面
【正文】 23。由于知識(shí)掌握所限，與傳統(tǒng)的示波器相比有些功能無法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)出來的虛擬示波器只可以實(shí)現(xiàn)示波器的一部分功能。證明濾波器設(shè)計(jì)正確，頻譜分析正確，仿真成功。從波形的公式中可以知道，頻率成分中含有三個(gè)頻率分量，分別為“4*w”、“2*pi(1)”、“w”，且信號(hào)的頻率即w為“100”，另外還有高斯噪聲的頻率分量。其中需要注意的問題是波形公式的寫法。頻域分析面板選“快速傅立葉變換頻譜”，選擇“Hamming”窗。下面我們進(jìn)行頻譜分析的仿真，輸入信號(hào)選擇“公式波形”，波形的公式為“cos(4*w*t)+sin(2*pi(1)*t)+sin(w*t)”，信號(hào)的頻率為“100”,采樣頻率為“1000”，采樣數(shù)為“1000”，噪聲為“高斯噪聲”，噪聲幅值為“1”。并且相比較而言，IIR濾波器和小波去噪的濾波相對(duì)來說要好一些。圖24 IIR濾波器的濾波效果圖三是采用小波去噪，基小波選擇“db4”，層數(shù)選擇“7”濾波效果如圖25所示。一是采用FIR濾波器，它的參數(shù)設(shè)定如圖21的FIR濾波器規(guī)范所示,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是“windowed FIR”，類型是“l(fā)owpass”，最低通帶是“12”，濾波效果如圖23所示。輸入信號(hào)波形如圖22所示。信號(hào)的采樣頻率為“1000”，采樣數(shù)為“1000”。 多功能濾波器的仿真本設(shè)計(jì)是對(duì)模擬信號(hào)來進(jìn)行濾波仿真的，主要是為了驗(yàn)證該程序設(shè)計(jì)的是否正確以及對(duì)各種濾波器的去噪效果進(jìn)行比較。把它們用線連接起來就是我所設(shè)計(jì)的多功能濾波器了。圖20 實(shí)數(shù)FFT VI的流程圖信號(hào)的功率譜分析反映了信號(hào)在頻率上的能量分布，突出信號(hào)頻譜的主頻率。本論文中采用實(shí)數(shù)FFT VI進(jìn)行頻譜分析，并在此之前對(duì)信號(hào)進(jìn)行了加窗處理。通常，窗的選擇可以考慮如下方式：對(duì)于持續(xù)時(shí)間較短的信號(hào)進(jìn)行分析時(shí)，可以選擇矩形窗，并使整個(gè)信號(hào)都包括在窗內(nèi)，這時(shí)，因兩端截?cái)喑鲂盘?hào)為零，也就沒有泄漏發(fā)生；對(duì)于包含周期信號(hào)在內(nèi)的無限長信號(hào)，可以采用漢明窗，海寧窗或余弦－矩形窗平滑，以減少泄漏誤差；如果信號(hào)分析的目的主要是準(zhǔn)確的確定頻譜中的尖峰頻率，如系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)自振頻率，此時(shí)最重要的指標(biāo)是頻率的分辨率，因而應(yīng)選用主瓣最窄的矩形窗。因此泄漏的降低是以分辨率的下降為代價(jià)的。為了獲取較好的頻譜分析精度，總是希望窗函數(shù)頻譜的旁瓣幅值小而主瓣寬度窄。譜泄漏的能量取決于突變的幅值，突變幅值越大，譜泄漏就越多。另外一種方法是使用合適的窗函數(shù)進(jìn)行加窗處理。采樣信號(hào)只是所測(cè)的連續(xù)信號(hào)的截?cái)啵@將不可避免的引起譜泄漏，造成計(jì)算機(jī)所得的頻譜與實(shí)際信號(hào)的頻譜不一致。窗函數(shù)作用于信號(hào)的過程可以用下面的式子表示： Y(t)=X(t)N(t) (13)其中：Y(t)為加窗后的信號(hào)，X(t)為加窗前的信號(hào)，N(t)為窗函數(shù)。通過菜單下拉列表可以選擇以上三種頻域分析方法，通過文本下拉列表可以選擇加不同的窗函數(shù)。這里的分析有三種，分別是：信號(hào)的功率譜分析，信號(hào)的自功率譜分析，快速傅立葉變換頻譜。將信號(hào)變換到頻域中以后，許多包含其中的有用信息就會(huì)凸顯出來，知道信號(hào)的頻率成分和幅度有時(shí)比僅知道某個(gè)時(shí)間采樣的幅度更有意義。信號(hào)的頻域分析或者說是頻率分析，是研究信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，即求取分量的幅值，相位按頻率的分布規(guī)律，并建立以頻率為橫軸的各種譜。幅度頻譜與每一頻率分量的大小或幅度有關(guān)，相位頻譜反映了不同頻率分量之間的相位關(guān)系。信號(hào)的頻譜詳細(xì)描述了信號(hào)所包含的頻率分量。比如正弦波僅含有單一頻率，而白噪聲包含所有頻率分量?？晒┻x的基小波的類型有：sym1,sym4,sym8,coif5,db1,db4這六種。,‘ one39。本設(shè)計(jì)中調(diào)用的代碼如下所示，xd=wden(s,‘heursure39?！畐name’是一個(gè)指定的正交小波名，即基小波。SCAL＝‘mln’時(shí)，在不同層估計(jì)噪聲層，以此來調(diào)整閾值。SCAL定義所乘的閾值是否要重新調(diào)整：SCAL＝‘one’時(shí)，不用重新調(diào)整。SORH＝‘s’時(shí)為軟閾值。TPTR＝‘minmaxi’時(shí)，用于極大極小值原理進(jìn)行閾值的選擇。TPTR＝‘heursure’時(shí)，是啟發(fā)式閾值選擇。其中，X為原始信號(hào)，TPTR為閾值選擇規(guī)則。下面介紹一下函數(shù)wden。根據(jù)小波分解的第N層的低頻系數(shù)和經(jīng)過量化處理后的第1層到第N層的高頻系數(shù)，進(jìn)行一維信號(hào)的小波重構(gòu)。對(duì)第1到第N層的每一層高頻系數(shù)，選擇一個(gè)閾值進(jìn)行軟閾值量化處理。選擇一個(gè)小波并確定一個(gè)小波分解的層數(shù)N，然后對(duì)信號(hào)s進(jìn)行N層小波分解。對(duì)信號(hào)s(i)消噪的目的就是要抑制信號(hào)中的噪聲部分，從而在s(i)中恢復(fù)出真實(shí)信號(hào)f(i)。在實(shí)際的工程中，
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