基于labview的低通滤波器设计要点
基于LabVIEW的虚拟滤波器的设计
ｔ ｊｒ ｕ ｃ ｏ ｓ ｃ ｏ ｓ ｇｄｆ ｒｎ ｌ ｒ ａ ｄｗｉｄ ｗ ｆｎｔ ｎｔ ａ ａｔ ｏｄｆ ｒｎ ｉ ａｉｎ ，ｈ ｉ ｅｅｔ ｗｏｍａｏ ｎ ｔ ｎ ， ｈ ｏｉ ｉｅｅｔ ｔ ｓ ｎ ｎ ｏ ｃ ｏ ｄ ｐ ｉ ｅｅ ｔ ｔ ｔ ｓ ｔｅｄｆ ｒｎ ｆ ｉ ｎ ｉ ｆ ｅ ｕ ｉ ｏ ｔ ｓｕ ｏ
０ 引 言
１ 示波器 的功 能
基于虚拟仪器技术的数据采集系统的提出在一
定程度上解决 了传统数据采集所面临的问题 ，虚拟
仪器数据采集系统成为当今数据采集系统发展 的重 要方向。正是在虚拟仪器技术的基础上对多通道数
本示波器的主要功能有 ： 模拟信号 的产生、 波形 的处理 、 信号的测量 、 波形 的存储与回放 、 滤波后的 波形保存。条件有限 ， 由于数据采集卡和计算机 Ｐ Ｃ 插槽等原因 ，在设计数据采集时采用 了 Ｌ ｂ ＩＷｅ ｓｇ ａ ｒ ｑ ｎｃ ｏ ｔ ｎ ｌ ｈａ ｉ ．Ｉ ｓａ ｋｉ ｄ ｏｆｔ ｓ ｎｓｒ ｍ ｅ ｔ ｎ ｈｅ ａ ａ ｔｒ ａ ｅ Ｏ ｔ ａ ｈ ｉ ｎ ｌｆｅ ｕｅ ｙ ｃ ｎｓａ ｔｙ ｃ ｎｇｎｇ ｔｉ ｎ ｅ ｔｉ ｔ ｕ ｎｓａ ｄ ｔ ｃ ｎ ｅ ｔｏｆｓ ｔ ｍ ｆ ｃ ｍｂｉ ｔｖ ｏ ｗａ ｅ ｏ ｉ ｅ ｔ ｅ ｔ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｎ ｅ ｅ ａ ｔｐ ｏ ｅ ｓｏ ａ ｎ ｗｌ ｏ ｃ ｐ ｙｓｅ ｏ ｏ ｎａｉ ｅ ｓ ｆ ｒ ，ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗｉｈ ｔ ｓｉ ｔ ｃ ｏ ｏ ｔ ｎｇ ｙ ａ ｄ ｒ ｌｖ ｎ ｒ ｆ ｓ ｉ ｎ ｌｋ ｏ —
本 文介 绍 了在 Ｌ ｂ ＩＷ 实现 虚拟 滤波器 测试信 号 的方法 。 ａＶＥ
关键 词 ： 虚拟仪 器 ； ａ Ⅵ Ｅ ； Ｌ ｂ ｗ 滤波器
基于LABVIEW的虚拟滤波器设计
毕业设计〔论文〕题目基于LabVIEW的虚拟滤波器设计姓名学号所在学院专业班级指导教师日期2013 年5 月24 日摘要电子技术和计算机技术的快速开展促进了硬件软件化，使基于个人计算机的测控仪器——虚拟仪器得到了快速的开展。
虚拟仪器利用计算机强大的处理能力，使得其在智能化程度、处理能力和可操作性等方面均具有明显的技术优势，其应用围也越来越广泛。
LabVIEW是一种基于图形化编程语言的开发环境，为虚拟仪器设计者提供了一个便捷、轻松的设计环境。
本文首先用LabVIEW设计一个信号发生器，信号类型(如正弦波、方波、锯齿波等〕、幅值、相位、频率等参数均可调，其次，给信号发生器产生的信号加噪〔如高斯白噪声、均匀白噪声、随机噪声等〕，要求噪声的幅值和采样信息等值均可调，然后，用LabVIEW设计一个虚拟数字滤波器要求滤波器的频带类型〔如低通、高通、带通、带阻〕、最正确特性逼近方式〔巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等〕、阶数以及高截止频率和低截止频率等参数均可调，将加噪后的波形通过所设计的虚拟滤波器，将它用波形图显示出来，最后，将原始信号与滤波后的信号进展傅里叶变换，在频域显示幅值和相位。
比较加噪后的波形与滤波后的波形，发现噪声很大程度地滤除。
关键词：虚拟仪器；滤波器；LabVIEWAbstractWith the rapid development of electronic technology and puter technology, the hardware is oriented to software. The control instruments --- the virtual instruments based on thepersonal puter are prompted rapidly. The virtual instruments have obvious advantages in the degree of intelligence, processing power and maneuverability because of the puter’s strong processing power. And their application is more wide. LabVIEW is a development environment based on the graphical programming. The convenient and relaxed design environment for virtual instrument designers is provided by using LabVIEW.In this paper, a signal generator is designed by using the LabVIEW at first. The signal generator’s signal type(sine, square, sawtooth, etc.), amplitude, phase, frequency and other parameters can be adjusted. Secondly, a noise(Gaussian white noise, uniform white noiserandom noise, etc.) is added into the signal. The amplitude of the noise and the type of the noise and sampling the information equivalents can be adjusted. Then a digital filter is designed by using the LabVIEW. The frequency band(low pass, high pass, band pass, band stop, etc.), the best characteristics of approximation way(Butterworth, Chebyshev, Bessel, etc.), the number of order as well as the frequency of the high cut-off and low cut-off frequencyand other parameters can be adjusted. The wave into which the noise is added is tranferred to the virtua l filter and then it’s displayed in the wavefor m. Finally, the original signal and the filtered signal are had the Fourier transform and displayed in the frequency domain concluding amplitude and phase. paring the original wave and the wave with the noise, we find that the noise is filtered at a large extent. Keywords: Virtual instrument; Wave filter; Labview目录摘要 (I)Abstract .......................................................................................................................................... I I 第一章绪论 . (1)1.1 虚拟仪器的开展趋势 (1)1.2 课题的目的及意义 (2)1.3 课题容 (3)第二章LabVIEW与虚拟仪器42.1 虚拟仪器技术概述 (4)2.1.1 虚拟仪器的定义 (4)2.1.2 虚拟仪器的分类 (4)2.1.3 虚拟仪器与传统仪器比较的优势62.2 虚拟仪器开发平台 (11)2.3 LabVIEW中的根本概念 (11)2.4 本章小结 (13)第三章信号发生器 (14)3.1 测试信号的根本类型 (14)3.2 测试信号的分析处理 (14)3.3 在LabVIEW中设计信号发生器 (15)3.4 本章小结 (18)第四章滤波器184.1 滤波器的概念184.2 滤波器的分类 (19)4.3 理想滤波器 (23)4.4 实际滤波器的主要参数 (24)4.5 在LabVIEW中设计滤波器 (26)4.6 本章小结 (28)第五章测试信号的频域分析与处理 (29)5.1 离散时间傅里叶变换及其LabVIEW实现 (29)5.1.1 数字信号处理中存在的误差及其解决方法 (29)5.1.2 DFT的快速计算工具FFT (31)5.1.3 时域分析与频域分析的功能比较 (32)5.2 测试信号频谱分析及LabVIEW实现335.3 本章小结 (35)第六章设计实现356.1 设计的根本步骤 (36)6.2 在LabVIEW中实现设计总功能 (41)致 (43)参考文献44第一章绪论1.1 虚拟仪器的开展趋势虚拟仪器是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物，是当今计算机辅助测试(CAT)领域的一项重要技术[1]。
基于LabVIEW的低通数字滤波器设计
基于LabVIEW的低通数字滤波器设计孙长海;金志明;李维江;郑薇;李希元【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2014(000)005【摘要】介绍了一种基于LabVIEW的虚拟低通数字滤波器的设计方法，实现了对滤波前后信号的时域和频域进行分析；并以真空断路器真空度检测中存在的直流信号滤波问题为例，对不同类型的常用低通滤波器的滤波性能进行了比较分析，选择出效果最佳的滤波器类型，为真空断路器真空度检测电路设计中低通滤波器类型的选用提供了参考。
%This paper introduces a design method for a virtual low-pass digital filter based on LabVIEW and realizes the time and frequency domain analysis of the signals before and after thefiltering.Furthermore,taking DC signal filtering problem in vacuum degree measurement of the vacuum circuit breaker as an example,it makes a comparative analysis on the filtering performance of common low-pass filters of different types and chooses the best filter type,thus providing reference for the selection of low-pass filters in the design of vacuum degree measurement circuitry for the vacuum circuit breaker.【总页数】4页(P27-29,43)【作者】孙长海;金志明;李维江;郑薇;李希元【作者单位】大连理工大学电气工程学院，辽宁大连 116024;大连理工大学电气工程学院，辽宁大连 116024;大连理工大学电气工程学院，辽宁大连 116024;辽宁省电力有限公司营口供电公司，辽宁营口 115002;辽宁省电力有限公司营口供电公司，辽宁营口 115002【正文语种】中文【中图分类】TN713+.7【相关文献】1.基于单片机PIC18F87J11的FIR数字低通滤波器设计与实现 [J], 纪峰;林郁兆2.基于VHDL的FIR低通数字滤波器设计与仿真 [J], 王建彬;李响;何东钢3.基于Hamming窗的数字低通滤波器设计 [J], 王艳文;杨楠4.基于切比雪夫I型低通滤波器设计IIR数字带通滤波器 [J], 陈绍荣;刘郁林;王开;徐舜5.基于VHDL的FIR低通数字滤波器设计与仿真 [J], 王建彬;李响;何东钢因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第5章基于LabVIEW的滤波器设计
周鹏 安徽工程大学电气工程学院
5选板提供了多种常用的滤 波器，并且提供了设计FIR和IIR滤波器的VI，使用起来非常 方便，只需要输入相应的指标参数即可。
周鹏 安徽工程大学电气工程学院
5.3 FIR滤波器设计
FIR数字滤波器的设计方法主要是建立在对理想滤波器 频率特性作某种近似的基础上，这些近似方法有窗函数法、 频率抽样法及最佳一致逼近法等。前面第一节的相关内容已 经讲述过设计FIR滤波器的方法主要有两种，一种方法是定义 好需要的幅度响应，然后求其FFT逆变换，再将所得的时域 信号加窗。这种方法的优点是简单，但是效率不高，定义困 难。另一种方法是使用Parks-McClellan算法将加权后的纹波 均匀分配到通带和阻带中，并且频率响应拥有陡峭的过渡带。 这种方法的缺点方法复杂，设计周期长。
周鹏 安徽工程大学电气工程学院
5.4 巴特沃斯滤波器
巴特沃斯滤波器是一种著名的滤波器，可以设置为高通、 低通、带通和带阻四种类型，并且可以为每一种类型设置其 截止频率。
周鹏 安徽工程大学电气工程学院
5.5 切比雪夫滤波器
切比雪夫滤波器也是一种常见的滤波器，与巴特沃斯滤波 器类似，也可以设置为高通、低通、带通和带阻四种类型，
两种，可供用户灵活调用。
周鹏 安徽工程大学电气工程学院
5.2.1 Express VI的滤波器VI
Express VI中的滤波器VI设置了针对所有类型的滤波器选 项，位于程序框图窗口中的“函数选板”→“Express”→“信 号分析”→“滤波器” 。
周鹏 安徽工程大学电气工程学院
5.2.2 波形调理VI的滤波器VI
5.9 中值滤波器
周鹏 安徽工程大学电气工程学院
5.10 自适应滤波器
Labview-滤波器选择
Labview滤波器选择1.概述根据冲激响应，可将滤波器分为有限冲激响应（FIR）和无线冲激响应（IIR）滤波器。
对于FIR滤波器，冲激响应在有限时间内衰减为零，其输出仅取决于当前和过去的输入信号。
对于IIR滤波器,冲激响应会无线持续（理论上）,输出取决于当前及过去的输入信号值和过去的输出值。
在实际应用中,稳定的IIR滤波器的冲激响应会在有限时间内衰减到接近于0的程度。
IIR滤波器的缺点是响应非线性。
在对线性响应由要求的情况下，则应当使用FIR滤波器.bview中数字滤波器分类Labview提供的IIR滤波器类型有Butterworth、Chebyshaev、Inverse Chebyshave、Elliptic和Besel。
它们都有各自的特点,用途也不尽相同。
（1）B utterworth在所有频率上提供平滑的响应，但过渡带下降较为缓慢，陡峭程度同阶数成正比。
（2）C hebyshev在通带中是等副的纹波,阻带中单调衰减,过渡迅速。
（3）I nverse Chebyshav也称ChebyshevⅡ型滤波器，与Chebyshev 类似，不同时=是ChebyshevⅡ型滤波器将误差分散到阻带中，而且拥有最平稳的通带。
（4）E lliptic椭圆滤波器将峰值误差分散到通带和阻带中，与Butterworth和Chebyshev相比具有更陡峭的过渡带，因此椭圆滤波器的应用较为广泛。
（5）B essel具有最为平坦的幅度和相位响应。
在通带中贝塞尔滤波器的相位响应近似于线性，必须通过提高阶数来减小误差，因此应用不太广泛。
Labveiw提供的FIR滤波器有基于乘窗设计的滤波器FIR Windowed Filt。
vi和基于Parks—McClellan算法的优化滤波器Equi-Ripple Bandpass、Equi-Ripple Bandstop、Equi—Ripple HighPass、Equi-Ripple Lowpass。
基于labview的FIR滤波器的设计(含VI程序)
基于labview的滤波器的设计一、实验名称基于labview声卡的数据采集精品实验二、实验类型设计性试验三、实验内容运用数字信号处理及相关专业知识设计一个基于LabVIEW的虚拟仪器，采集一个信号，对其进行FIR滤波，将滤波后的波形输出并分析结果。
四、.课题的依据和意义随着信息技术和计算机技术的高速发展，数字信号处理作为一门新兴的学科，其重要性逐渐在各个应用领域中体现出来。
本课题是采用虚拟仪器的设计方法对离散信号与系统进行分析与处理，利用LABVIEW这一强大的虚拟仪器开发工具，设计相关的虚拟仪器，实现相关的功能。
在虚拟仪器软件平台LABVIEW上构建的虚拟仪器滤波器实现系统充分发挥了虚拟仪器的优势。
其设计思想有广泛的应用范围。
虚拟仪器技术的出现彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，给用户一个充分发挥自己才能想象力的空间。
用户可以根据自己的要求，设计自己的仪器系统，满足多样的应用需求。
虚拟仪器是全新概念的最新一代测量仪器。
自1987年诞生以来，这一技术与前几代测试仪器相比，以前所未有的速度迅猛发展。
虚拟仪器的功能与计算机技术同步发展。
这是因为计算机是虚拟仪器的核心设备，该仪器的功能是通过软件仿真实现的。
它将传统仪器由硬件电路实现的数据分析处理与显示功能，改由功能强大的计算机来执行。
当计算机与适当的I/O接口设备完毕，虚拟仪器的硬件平台就被确定，此后软件就成为仪器的关键，也就是“软件就是仪器”之说的来由。
这意味着只要按照测量原理，采用适当的信号分析技术与处理技术，编制某中测量功能的软件就可构成该种功能的测试仪器。
虚拟仪器发展的特点是它的队伍宏大，规模壮阔。
如果建立了虚拟仪器平台，那么只要按照测量原理，借助信号分析与处理技术编制软件程序，就能自己设计建造自己的测试仪器。
五、虚拟仪器和LabVIEW技术的介绍本文所选的软件LABVIEW是美国NI仪器公司的创新软件产品，LABVIEW是应用最广泛发展最快功能最强的图形化软件开发环境。
基于LabVIEW的数字滤波器设计
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实用第一 智慧 密集
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基于 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 的数字滤波器设计
徐晓 龙 ，党楠
（ 商洛学院 电子信 息与 电气工程学院 ，陕西 商洛 ７ ２ ６ ０ ０ ０ ）
摘
要 ：数 字滤波器相比模拟 滤波器更具有 灵活性 ，使 用 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 编 写数 字滤 波器，滤 波器的参数 可以通过
叠加噪声 。
Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 可利用运算 功能强大的计算 机 ，节省软件 程 序 的运行 时间 ；并且 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 具有 多种滤波 函数 ，因此数 字滤波 器的设计 开发 也就更便 利 。因此具 有基于虚拟仪 器 技术 的设计思想 的数 字滤波器 很有效德避 免传统滤波器 中 滤 波参 数难改 变 、开 发周期 长 、软硬件 接 口复杂 等问题 ， 给数字信号处理提供 了快捷方式翻 。
人手 ，从控件选板 中选择控件拖放到前面板上并设计放置的
言 。软件开发过 程 ，不必 写繁杂 的程序 代码 ，而是 使用程 序框图，是数据流的编程思路 。Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 作为 自动化测试 、 测量领 域 的专业软 件 ，其 内部集成 了 ６ ０ ０多个分 析 函数 ，
位置 ，要求是前面 板美观整齐 。 （ １ ）要显示 波形需 要在
信号处理等各种数据分析应用 。数学分析 ｖ Ｉ 函数最底层是 通过 Ｃ语言实现 的 ，具有很高 的运行效 率 ，因此通过 Ｌ ａ ｂ —
基于Labview的虚拟滤波器设计_课程设计
可见，只要进行二次FFT,一次IFFT就可完成线性卷积计算.计算表明,L>32时,上述计算线性卷积地方法比直接计算线卷积有明显地优越性,因此,也称上述圆周卷积方法为快速卷积法
不同地窗函数对信号频谱地影响是不一样地，这主要是因为不同地窗函数，产生泄漏地大小不一样，频率分辨能力也不一样.信号地截断产生了能量泄漏，而用FFT算法计算频谱又产生了栅栏效应，从原理上讲这两种误差都是不能消除地，但是我们可以通过选择不同地窗函数对它们地影响进行抑制.(矩形窗主瓣窄，旁瓣大，频率识别精度最高，幅值识别精度最低；布莱克曼窗主瓣宽，旁瓣小，频率识别精度最低，但幅值识别精度最高)
（2）.学生应撰写地内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等.课程设计论文地结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行.应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐.
（3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》地要求进行打印.
（4）.课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献.
4.4.2
想要得到选择滤波器地相关性能，则需在有限长单位冲激函数地激励下，显示器相应地幅值，相位情况，计算幅值是用20log DB作为显示，计算相位是用虚拟仪器中地展开相位功能进行显示，通过对输入波，滤后波，及窗滤波器本身地幅值，相位特性地显示，便于观察，计算和比较.
五 程序设计
5.1
5.1.1
使用信号发生器及DAQ,输入一个正弦波信号，选用高斯白噪音作为噪音信号
4.3 IIR
4.3.1
按所通过信号地频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种.
基于LabVIEW的虚拟数字滤波器的实验设计
２ １ 世纪是信息科学与技术 的时代 ，而数 字化 又
是 信 息技 术 发 展 的 方 向 ，其 中数 字 信 号 处 理 技 术 已 经 成 为 当今 一 门极 其 重 要 的 学 科 。 所 谓 数 字 信 号 处 理 ，主要 是 指 利 用 计 算 机 或 专 用 处 理 设 备 对 数 字 信
基于 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 的虚 拟数 字 滤 波 器 的实 验设 计
白 洁
（ 西 安交 通大 学 电气 工程学 院 ，陕西
摘
西安
７ １ ０ ０ ４ ９ ）
要 ：数 字 滤 波 器是 数 字信 号 处 理 中重 要 的 组 成 部 分 ，针 对 这部 分 内容 概 念 多 、抽 象和 学 生 理 解 困难 等
和 滤 波 器 幅 频 特 性 图选 取 最 优 的 滤 波 参 数 。其 结 构
见 图 １所 示 。
器按频率特性可分 为高通 、低通 、带通 、带 阻等类
型 ；按 冲 激 响 应 的 时 域 特 征 又 可 以分 为 Ｆ Ｉ Ｒ和 Ｉ Ｉ Ｒ
两 大 类 ，常 用 的 Ｉ Ｉ Ｒ 滤 波 器 有 巴 特 沃 斯 滤 波 器 、切 比雪 夫 滤 波 器 、椭 圆滤 波 器 和 贝塞 尔 滤 波 器 等 。为 了使 学 生 熟 练 掌 握 这 些 滤 波 器 类 型 特 点 ，灵 活 使
处 理 的模 块 ，它 不 会 涉 及 模 拟 滤 波 技 术 中 所 必 须 用 到 的 电感 和 电容 等 元 器 件 ，因 此 能 够 从 根 本 上 克 服
模 拟 滤 波 技 术 所 无 法 避 免 的 电压 漂 移 、温 度 漂 移 和
使用LabVIEW实现数字滤波器的设计
使用LabVIEW实现数字滤波器的设计引言正常情况下，电力系统中三相电力是对称的，它们之间满足一定的幅值和相位条件；但当负载变化时，系统受到影响，波形会发生畸变。
随着经济的发展，许多非线性电力负荷投入使用，使电网中谐波分量猛增，而电力系统微机保护和二次控制中，很多信号的处理与分析是基于基波和某些整次谐波的，因此，滤波器一直是电力系统二次装置中的关键部件。
目前，微机保护和二次信号处理软件主要采用数字滤波器。
传统的数字滤波器设计使用繁琐的公式计算，改变参数后需要重新计算，在设计滤波器尤其是高阶滤波器时工作量很大。
利用LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工作平台）使用G 语言（Graphics Language，图形化编程语言）编程，可以快速有效地实现数字滤波器的设计与仿真。
由于G 语言编程具有诸多优点，因此基于LabVIEW 设计的数字滤波器具有高效、灵活、界面友好、集成性强、费用低、用户自定义功能强等诸多优点[1]。
1. 数字滤波器及其传统设计方法1.1 数字滤波器概述滤波器是一种使有用频率信号通过同时抑制（或大为衰减）无用频率信号的装置。
工程上常将它用于信号处理、数据传送和抑数字滤波器是数字信号分析中的重要组成部分，它的输入和输出信号都是离散的，与模拟滤波器相比，它具有准确度和稳定性高，系统函数容易改变，灵活性高等优点，因而数字滤波器在工程中得到了广泛的应用[2]。
数字滤波器有多种分类，按频率特性分类可以分为：高通、低通、带通、带阻；按数字滤波器冲激响应的时域特征分类可以分为：有限冲激响应滤波器（finite impulse response, FIR）和无限冲激响应滤波器（infinite impulse response, IIR）。
FIR 滤波器的冲击响应h(n) 是有限序列，IIR 滤波器的冲击响应h(n) 是无限序列的。
基于labview的低通滤波器设计
基于LabVIEW的低通滤波器设计学号: 2姓名: 敖智男班级: 1221202专业: 测控技术与仪器课程教师:方江雄2015年6月14 日目录一．设计思路、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 2二.设计目的、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、2三.程序框图主要功能模块介绍1、测试信号生成模块、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、32、滤波功能模块、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、33、频谱分析模块、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、44、While循环模块、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5四.进行频谱分析、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6、7五.主要设计步骤、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、8、9六.运行结果、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、10七.设计心得、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、11低通滤波器就是指对采样的信号进行浦波处理,允许低于截至频率的信号通过,高于截止频率的信号不能通过,提高有用信号的比重,进而消除或减少信号的噪声干扰。
基于labview的低通滤波器设计
基于LabVIEW的低通滤波器设计学号： 201220120214 姓名：敖智男班级： 1221202 专业：测控技术与仪器课程教师：方江雄2015年6月14 日目录一．设计思路 (2)二．设计目的 (2)三．程序框图主要功能模块介绍1.测试信号生成模块 (3)2.滤波功能模块.................................................................. .33.频谱分析模块 (4)4.While循环模块 (5)四．进行频谱分析.................................................................6、7五．主要设计步骤..................................................................8、9六．运行结果.. (10)七．设计心得 (11)低通滤波器是指对采样的信号进行浦波处理，允许低于截至频率的信号通过，高于截止频率的信号不能通过，提高有用信号的比重，进而消除或减少信号的噪声干扰。
一．设计思路本VI设计的低通滤波器主要是先将正弦信号和均匀白噪声信号叠加，利用Butterworth低通滤波器进行滤波处理，得到有用的正弦信号:再对经过低通滤波器处理后的信号及信号频谱与滤波前的进行比较分析，检测滤波后的信号是否满足用户的要求。
二．设计目的基于LabVIEW虚拟平台，将“正弦波形”函数和“均匀白噪声”函数产生的信号进行叠加以产生原始信号，让其先通过一个高通滤波器，滤除白噪声的带外杂波，以便在后续程序中低通滤波器可以输出正弦波；然后经过低通滤波器滤波处理，对滤波前后的信号和信号频谱进行比较，从而对低通滤波器的滤波效果进行检验。
三．程序框图主要功能模块介绍如图1-0为低通滤波器设计实例的程序框图。
它共分为4个主要的功能块:测试信号生成模块、滤波功能模块、频谱分析模块、while 循环模块(详见线框标识)，接下来将对侮个功能块实现的具休处理功能和任务进行详细介绍。
基于labVIEW虚拟滤波器的设计与实现
班级：09 信息 631
姓名：林亚庆
学号：0936313118
I
摘要
随着电子测试技术的不断发展，测试技术正向自动化、智能化、数字化和网 络化的方向发展。 其中数字滤波器作为测试技术的重要工具而被广泛使用于各个 领域。 本课题是以数字虑波表软件设计为工程背景，主要对采集的波形数据进行 相关处理，实现了相应的参数测量。 虚拟仪器技术是基于计算机的仪器及测量技术。与传统仪器技术不同，虚拟 仪器技术指在包含数据采集设备的通用计算机平台上， 根据需要可以高效率 地构建起形形色色的测量系统。 对大多数用户而言， 主要的工作变成了软件设计。 虚拟仪器技术突破了传统仪器的局限， 可以将许多信号处理的方法方便的应用于 测量中，并且为自动测量和网络化测量创造条件。 首先，本论文介绍了虚拟仪器以及 LabVIEW 相关知识，利用虚拟仪器的开 发平台——LabVIEW 开发的软件系统，主要包括五个模块：数据采集、显示记 录、数据回放、数据处理和数据分析。数据处理模块主要实现数字滤波和加窗处 理两大功能， 可以选择不同的滤波器和窗函数以适应不同的情况。参数的不同设 置能够使信号频率不断变化。 它是一种测试仪器和系统的概念及相关软件。 另外结合测试技术和仪器的专 业知识介绍在 LabVIEW 实现虚仪滤波器虑测试信号。也是高等院校中机械、自 动化或信息技术相关专业学生必学的课程。
Key words:virtual instrument, LabVIE第一章 引言............................................................................................................................................. 1 第一节 虚拟仪器简介..................................................................................................................... 2 第二节 虚拟仪器的概念................................................................................................................. 4 第三节 系统简介............................................................................................................................. 7 第四节 虚拟仪器的发展................................................................................................................. 9 第五节 虚拟仪器的工作原理.........................................................................................................9 第六节 LABVIEW 特点................................................................................................................... 10 第七节 虚拟仪器的组成............................................................................................................... 11 第八节 虚拟仪器的设计与实现步骤...........................................................................................16 第九节 LabVIEW 简介................................................................................................................. 17 第十节 本论文设计任务............................................................................................................... 19 第二章 滤波器....................................................................................................................................... 20 第一节 滤波器的简单介绍...........................................................................................................20 第二节 数字滤波器概念............................................................................................................... 20 第三节 数字滤波器的分类...........................................................................................................20 第四节 数字滤波器的一般分析、设计方法...............................................................................22 第五节 数字滤波器的主要性能指标...........................................................................................23 第三章 设计实现................................................................................................................................... 26 第一节 滤波器及 labVIEW 实现................................................................................................. 26 第二节 调用数字滤波器子程序的几个问题...............................................................................26 第三节 在 labVIEW 中设计滤波器............................................................................................. 28 第四章 总结与展望............................................................................................................................... 34 结束语..................................................................................................................................................... 35 致谢......................................................................................................................................................... 36 参考文献................................................................................................................................................. 37
第5章基于LabVIEW的滤波器设计
第5章 基于 LabVIEW 的滤波器设计 161
带衰减特性。要想取得好的衰减特性,一般要求系统的单位抽样响应截取的长度要长。其
主要的优点是:首先,FIR 滤波器的系统是稳定的;其次,FIR 滤波器可以做 到 严 格 的 线 性相移;最后,FIR 系统允许设计多通带 (或多阻带)的滤波器。
FIR 数字滤波器的幅频响应中带有纹波,其设计就是要在满足频率响应的同时合理地 分配纹波。FIR 数字滤波器的设计方法主要是建立在对理想滤波器频率特性作某种近似的 基础上,这些近似方法有窗函数法、频率抽样法及最佳一致逼近法等。
图 5-1 几 种 常 用 滤 波 器 的 理 想 频 率 响 应
由 图 5-1 可 知 , 对 于 几 种 常 用 滤 波 器 的 理 想 频 率 响 应 描 述 如 下 。 ● 低通滤波器对信号中低 于 某 一 频 率 fc 的 成 分 均 能 以 常 值 增 益 通 过,fc 称 为 低 通
滤波器的上截止频率。 ● 高通滤波器对信号高于 某 一 频 率 fc 的 成 分 均 能 以 常 值 增 益 通 过,fc 称 为 高 通 滤
160 精通 LabVIEW 信号处理
波器的下截止频率。 ● 带通滤波器对信 号 中 高 于 某 一 频 率 fc1 和 低 于 频 率 fc2 的 成 分 以 常 值 增 益 通 过,
数字滤波器是数字信号处理最重要的内容之一,滤波器设计是信号的频域分析中的另 一个非常重要的应用。滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器,分别处理模拟信号和数字信 号。与模拟滤波器相比,数字滤波器具有下列优点:
● 可以用软件编程。 ● 稳定性高,可预测。 ● 不会因温度、湿度的影响产生误差,不需要精度组件。 ● 很高的性能价格比。 下面几种滤波操作都基于滤波器设计技术: ● 平滑窗口。 ● 无限冲激响应 (IIR) 或者递归数字滤波器。 ● 有限冲激响应 (FIR) 或者非递归数字滤波器。 ● 非线性滤波器。 在测试 VI中是使用数字滤波器。由于滤波器的分类方法很多,其参数类型也比较多, 所以,用户在 LabVIEW 中使用数字滤波器 VI时特别注意参数的设置。 另外,在 LabVIEW 中,对信号的滤波操作有两种方法:一种是用户自 己 通 过 编 程 实 现对信号的滤波和变换,这样能够作出特别适合自己的滤波程序,能很好地达到自己的要 求,但是编程相对来说比较复杂,程序可读性较差;另一种是调用 LabVIEW 中 滤 波 器 设 计的函数节点,这样编程方便而且速度快,程序执行效率高,本章重点介绍第二种方法。 本章首先介绍数字滤波器的相关知识,与模拟滤波器相比有何优点,以及在实际的应用 中如何选择适当的滤波器,然后重点讲述基于 LabVIEW 的数字滤波器的设计实现,包括有 限冲激响应 (FIR)滤波器和无限冲激响应 (IIR)滤波器的设计实现,重点讲述 LabVIEW 中巴特沃斯 (Butterworth)滤波器、切比雪夫 (Chebyshev)滤波器、椭圆 (Elliptic) 滤波 器和贝塞尔 (Bessel)滤波器函数 VI的使用,本章最后讲述基于 LabVIEW 的中值滤波器 及自适应滤波器的设计实现。
基于LabVIEW的FIR数字滤波器设计
基于LabVIEW的FIR数字滤波器设计介绍一种基于LabVIEW 快速有效地设计常规FIR 数字滤波器的方法，并给出了设计实例。
因可以随时对比设计要求调整参数，故有利于滤波器设计的最优化。
关键词：FIR 数字滤波器；LabVIEW；程序设计Shanghai 200093, China)一个截止频率为ωc(rad/s)的理想数字低通滤波由式(1)和(2)可以看出，这个滤波器在物理上是不可实现的，因为冲激响应具有无限性和因果性。
为了产生有限长度的冲激响应函数，我们取样响应为h(n)，长度为N，其系数函数为H(z)：用h(n)表示截取hd(n)后冲激响应，即h(n)=hd(n)W(n)，式子中W(n)为窗函数，长度为N。
当τ=(N- 1)/2 时，截取的一段h(n)对(N-1)/2 对称，可保证所设计的滤波器具有线性相位。
一般来说，FIR 数字滤波器输出y(n)的Z 变换形式Y(z)与输入x(n)的Z 变换形式之间的关系如下：实现结构如图1 所示。
从上面的Z 变换和结构图可以很容易得出FIR 滤波器的差分方程表示形式。
对式(4)进行反Z 变换，可得：LabVIEW 7.1 版本中，有两个子模板涉及信号处理，分别是Analyze 子模板和Mathematics 子模板。
进入Functions 模板Analyze 中的Signal Processing 子模板，见图2。
VI 对于其参数在帮助中都有详细的说明，并且还有相关的例子。
2.2 前面板的设计结合滤波器的形成原理，把滤波器类型分为低通，高通，带通和带阻，由于低通和高通只需要求截止频率，而带通和带阻需要上下截止频率，故把这四个类型分开设计。
显示幅值，相位和相关系数。
如果设计的滤波器符合要求，可以把这个相关系数存盘，以便写成滤波器的形式。
具体的前面板程序见图5。
本例中，首先在Filter Type 中选择Bandpass(带通滤波器)；接着在Window 选项中选取Hamming；在Order 项中输入31；在采样频率中输入1000；由于采用窗函数法设计，只需给。
利用LabVIEW进行信号处理与滤波的实践经验
利用LabVIEW进行信号处理与滤波的实践经验信号处理与滤波在许多科学与工程领域中扮演着重要角色，其应用范围包括通信系统、生物医学、图像处理等。
为了有效处理信号并滤除噪声，许多工程师和科学家选择使用LabVIEW软件进行实践。
本文将分享利用LabVIEW进行信号处理与滤波的实践经验，并提供一些技巧和建议。
一、信号处理与滤波的基本概念在开始介绍LabVIEW信号处理与滤波的实践经验之前，我们先来回顾一下信号处理与滤波的基本概念。
信号处理是指对信号进行获取、采样、分析、处理和还原的过程，目的是从原始信号中提取有用的信息。
而滤波则是信号处理的一个重要步骤，它可以通过去除噪声、增强信号等方式改善信号的质量。
二、LabVIEW的基本特点LabVIEW是一款功能强大的图形化编程环境，它以图形化的方式呈现程序结构，使得程序设计更加直观和易于理解。
LabVIEW具有以下几个基本特点：1. 虚拟仪器：LabVIEW支持以虚拟仪器的形式进行操作和模拟实验，可以方便地搭建各种测试平台和数据采集系统。
2. 图形化编程：LabVIEW使用图形化的编程语言G语言，用户可以通过将图标与线条连接来表示程序结构和数据流动，简化了程序设计的过程。
3. 多平台支持：LabVIEW可以在不同的操作系统上运行，包括Windows、Linux和Mac OS等，使得用户可以在不同平台下开展信号处理与滤波的工作。
三、使用LabVIEW进行信号处理与滤波的实践经验在使用LabVIEW进行信号处理与滤波时，以下几个方面需要注意：1. 信号采集：LabVIEW提供了丰富的信号采集函数和工具，可以方便地获取各种类型的信号数据，例如模拟信号、数字信号、音频信号等。
在进行信号采集时，需要根据实际需求选择合适的采集设备和参数设置。
2. 信号处理：LabVIEW中提供了多种信号处理函数和工具，可以对采集到的信号进行滤波、FFT变换、时频分析等操作。
在进行信号处理时，需要根据信号的特点选择合适的处理方法，并合理设置参数以达到预期的效果。
labview结题报告 IIR虚拟滤波器的设计
北京信息科技大学基于LabVIEW的虚拟仪器设计结课报告题目：基于Labview的数字IIR虚拟滤波器的设计班级：学号：姓名：电话：成绩：基于Labview的数字IIR虚拟滤波器的设计1.虚拟仪器系统功能描述背景：Labview简介LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制。
LabVIEW 集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。
它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。
这是一个功能强大且灵活的软件。
利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
传统文本编程语言根据指令的先后顺序决定程序执行顺序，但LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI 及函数的执行顺序。
LabVIEW 提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。
用户界面在LabVIEW 中被称为前面板。
使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。
这就是图形化源代码，又称G 代码。
LabVIEW 的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图。
意义：数字滤波器是数字信号分析中的重要组成部分，它实现对信号的滤波、提取、增强信号的有用分量、削弱无用的分量。
经典滤波器的特点是输入信号中的有用的频率成分和希望滤除的频率成分各占有不同的频带，通过一个合适的选频滤波器达到滤波目的。
但如果信号和干扰的频率相重叠，那么经典滤波器将无能为力，这时需要采用现代滤波器，如维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器等。
从实现的网络结构或从单位脉冲响应分类，数字滤波器可以分为无限脉冲相应滤波器(Infinite impulse respose，IIR)和有限脉冲相应滤波器(Finite impulse respose，FIR)。
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基于LabVIEW的低通滤波器设计
学号： ************ *名：***
班级： 1221202 专业：测控技术与仪器
课程教师：方江雄
2015年6月14 日
目录
一．设计思路 (2)
二．设计目的 (2)
三．程序框图主要功能模块介绍
1.测试信号生成模块 (3)
2.滤波功能模块.................................................................. .3
3.频谱分析模块 (4)
4.While循环模块 (5)
四．进行频谱分析.................................................................6、7五．主要设计步骤..................................................................8、9六．运行结果.. (10)
七．设计心得 (11)
低通滤波器是指对采样的信号进行浦波处理，允许低于截至频率的信号通过，高于截止频率的信号不能通过，提高有用信号的比重，进而消除或减少信号的噪声干扰。
一．设计思路
本VI设计的低通滤波器主要是先将正弦信号和均匀白噪声信号叠加，利用Butterworth低通滤波器进行滤波处理，得到有用的正弦信号:再对经过低通滤波器处理后的信号及信号频谱与滤波前的进行比较分析，检测滤波后的信号是否满足用户的要求。
二．设计目的
基于LabVIEW虚拟平台，将“正弦波形”函数和“均匀白噪声”函数产生的信号进行叠加以产生原始信号，让其先通过一个高通滤波器，滤除白噪声的带外杂波，以便在后续程序中低通滤波器可以输出正弦波；然后经过低通滤波器滤波处理，对滤波前后的信号和信号频谱进行比较，从而对低通滤波器的滤波效果进行检验。
三．程序框图主要功能模块介绍
如图1-0为低通滤波器设计实例的程序框图。
它共分为4个主要的功能块:测试信号生成模块、滤波功能模块、频谱分析模块、while 循环模块(详见线框标识)，接下来将对侮个功能块实现的具休处理功能和任务进行详细介绍。
1.测试信号生成模块
测试信号由“正弦信号”函数节点和“均匀白噪声”函数节点产生的信号叠加生成。
如图，信号生成子选板位于“函数—信号处理”中。
“正弦信号”.函数可借助输入的样本参数输出一个存储正弦信号的数组，其调用路径为“函数—信号处理—信号生成—正弦信号”。
2.滤波功能模块
这个功能块实现的功能是：对输入信号进行此波处理，提高有用信号的比重，消除或减少信号的噪声干扰。
如图所示，滤波器子选板位于“函数—信号处理—滤波器”中。
本设计中需采用“Butterworth 滤波器”，函数进行低通滤波设计，其调用路径是“函数—信号处理—滤波器—Butterworth滤波器”。
3.频谱分析模块
在信号分析和处理过程中，有时仅对信号进行时域分析并不能完全揭示出信号的全部特征，为了便于观察处理，除了对低通滤波前后的信号进行对比分析外，还需要对滤波前后的信号进行频谱分析。
频谱分析功能模块是通过FFT快速傅里叶变换将时域信号变换到频域上的。
如图所示，变换子选板位于“函数—信号处理—变换”中，其中“FFT”函数的调用路径是“函数—信号处理—变换—FFT”。
4.While循环模块
该模块的功能是通过控制循环条件，实现波形参数的实时调节与输出显示。
如图，While循环的条件接线端接入的是一个布尔变量(停止控件)，当布尔值为“真”，.即在前面板按下“停止”按钮时，循环停止；否则循环一直进行，从而实现了波形参数的波形参数的实时调节与输出显示。
产生信号源的程序框图
四．进行频谱分析
1，创建双边频谱转换单边频谱子VI。
2，切换到程序框图设计窗口下，在设计区放置一个“数组大小，函数节点、一个“数组子集”函数节点、一个“替换数组子集”函数节点、一个“商与佘数”函数节点、一个“加法”函数节点和一个“乘法”函数节点。
3，根据各数组节点的端口创建相应的输入/输出控件及相应的常量，然后按图1-1所示完成程序框图的设计。
4，切换到前面扳设计窗口下，对控件进行排列布局和美观设计。
在前面板窗口的右上角右键单击LabVIEW 8.2图标，对子VI的连线板进行编辑(如图1-2所示)。
5，将设计好的子VI保存后退出。
图1-2双边频谱转换单边频谱子VI程序框图
图1-1
五．主要设计步骤
1，首先在程序框图上放一个while循环；,
2，在while里放置一个正弦信号，一个均匀白噪声两个FFT，两个ButteWorth滤波器，两个复数至极坐标的转换和一个等待时间的图标，同时放置放入两个数组，三个除法运算，一个乘法运算和一个加法运算，这些可以在程序框图上右击鼠标右键，在搜索中输入找到并拖拽到程序框图上。
3、在程序框图中放置数值常量，右击鼠标单击“转换为输入控件”，再右击鼠标将表示法变为DBL格式。
同理放置标签为lfSample, Sine Frequency (Hz), error的数值常量，但error控件不用“转换为输入控件”
4、在前面板搜索，“滑动杆”，选择“垂直填充滑动杆”，放置两个，将其中一个的标
签改为“截止波数”，另一个的标签改为“滤波器阶数”。
5、在前面板上放置布尔“停止按钮”，同时将其连线到while循环的停止端。
6、至此所有的图标控件己全部放置完毕，可以开始连线。
(连线时注意找好均匀白噪声，正弦信号，FFT和Butterworth滤波器图标的接线端数值常量可以右键单击创建常量即可)同时设置等待时间为50。
7、在前面板上放置四个波形图，在程序框图上右击“显示为图标”，作为输出控件连线。
8、在前面板上放置修饰上凸框
前面板
完整程序框图图1-0
六．运行结果
单击运行按钮，如图所示，在低通滤波器运行界面上可以观察到“仿真信号”、“滤波后信号”、“仿真信号频谱”和“滤波后信号频谱”控件中的图形显示。
改变各输入控件中的值，可以观察到各个“波形图”控件中的波形随之变化。
七．设计心得
这学期的课程设计，主要讲授了一些LabVIEW的基本操作和编程技巧，LabVIEW作为一门新式的以图形化编程的语言，不仅提供了简单易学的编程方法，而且提供了海量的可调用的模块，子vi，涉及到各个方面。
我对这一门高效简单的编程语言产生很大的兴趣，且从图书馆中借了一些相关应用的书，也在网上搜过教程。
从中学到了大量的技巧。
也越来越感到， LabVIEW入门很容易，如果要深入做下去，完成一个像样的工程，就必须懂得各方面的知识，
这是一门实践性很强的课，很多知识是从书上看来的，而且看完之后，自己还觉的不错，觉得自己已经掌握的很好，但真到实际做东西的时候，就会觉得困难重重，这时再去查书，便有了对知识的更深层次的理解。
而且我们能感受到老师对这门课的重视，通过让学生自己讲课的方式来，我们对LabVIEW有了更深的掌握。
学以促用,用以促学，我们感觉这也是这门课教给我们的重要知识带着问题学习才能学到真正的知识。