滤波的LabVIEW程序
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的多功能滤波器设计
摘要目前，在电子测量和自动化控制领域，虚拟仪器技术取得了巨大的发展。
虚拟仪器是一种功能意义上的测量和控制仪器，是具有仪器功能的软件、硬件的组合，从而实现各种传统仪器的功能。
LabVIEW是一种图形化的虚拟仪器编程语言，它具有功能强大、编程效率高、界面友好、参数修改方便等优点。
数字滤波器的设计是它的主要应用领域之一。
本文介绍了IIR、FIR数字滤波器设计方法，以及LabVIEW的功能特点，并给出了基于LabVIEW的多功能数字滤波器系统的总体设计方案，系统有五个模块组成：启动模块、登陆模块、信号发生模块、滤波模块和显示模块。
启动模块显示动态启动过程；登陆模块用来设置用户权限，只有当用户名和密码正确且匹配后，可进入系统；信号发生模块生成含有噪声的模拟信号，信号的频率、幅值、相位和噪声幅值以及采样信息都可调；滤波模块由IIR和FIR数字滤波器组成，通过设置前面板的滤波器参数来满足滤波效果；显示模块，该模块用来对滤波前后信号的波形、信号的频谱以及滤波器的频率特性进行分析比较。
测试结果表明，该系统可操作性强，界面友好，显示直观，响应速度快，精度高，有很好的滤波效果。
关键字：虚拟仪器，LabVIEW，数字滤波器，FIR，IIR目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景和意义 (1)1.2 研究内容和目的 (1)第2章数字滤波器 (2)2.1 滤波概念 (2)2.2 滤波器分类 (2)2.3 数字滤波器的原理及分类 (3)2.4 数字滤波器设计步骤 (5)2.5 数字滤波器技术指标 (6)2.6 IIR数字滤波器的设计方法 (7)2.6.1 脉冲响应不变法设计数字低通滤波器 (8)2.6.2 双线性变换法设计数字低通滤波器 (10)2.6.3 数字高通、带通和带阻滤波器的设计 (11)2.7 FIR数字滤波器的设计 (11)2.7.1 FIR数字滤波器的特征 (11)2.7.1 窗函数法设计法 (12)2.7.2 常用窗函数介绍 (15)2.7.3 频率采样法和切比雪夫逼近法介绍 (16)2.8 IIR和FIR数字滤波器比较 (17)第3章虚拟仪器 (19)3.1 虚拟仪器基础 (19)3.1.1 虚拟仪器概述 (19)3.1.2 虚拟仪器的构成 (19)3.2 LabVIEW的概述 (20)3.2.1 LabVIEW的构成 (20)3.2.2 LabVIEW的操作选板 (23)3.2.3 LabVIEW的特点 (25)3.3 LabVIEW的运行与调试 (25)3.3.1 VI运行 (25)3.3.1 VI调试 (25)3.4 LabVIEW设计虚拟仪器的方法 (29)第4章多功能数字滤波器系统设计 (31)4.1 多功能数字滤波器系统的总体方案设计 (31)4.2 多功能数字滤波器系统的各个模块设计 (31)4.2.1 启动模块 (31)4.2.2 登陆模块 (32)4.2.3 信号发生模块 (34)4.2.4 滤波模块 (36)4.2.5 显示模块 (37)第5章多功能数字滤波器系统的仿真分析 (39)5.1 系统仿真流程 (39)5.2 启动界面的仿真分析 (40)5.3 登陆界面仿真分析 (40)5.4 信号滤波去噪仿真分析 (42)5.4.1 相同阶数不同逼近准则的IIR滤波器仿真分析 (42)5.4.2 同逼近准则不同阶数的IIR滤波器仿真分析 (48)5.4.3 窗函数法FIR滤波器仿真分析 (49)5.4.4 IIR和FIR对混频信号滤波仿真分析比较 (51)第6章总结 (56)参考文献 (58)附录.............................................. 错误!未定义书签。
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
基于LabVIEW平台的虚拟滤波器去除噪声VI设计
基于LabVIEW平台的虚拟滤波器去除噪声VI设计
引言
在振动、声学、地震、通讯、雷达、控制系统和生物医学工程等广泛的
科学技术领域中都对实际所观察的信号提出了滤波和频谱分析的要求。
以数字
形式对它们进行处理的内容，就构成了数字信号处理的基本研究内容。
在虚拟
仪器中滤波技术有着广泛的应用。
从测试现场采集到的信号中包含有对数据处
理有用的信号、无用信号和噪声，滤波的目的是从信号中提取有用的信号。
在
虚拟仪器系统中，将信号采集到电脑中，通常还需要利用软件完成复杂的分析
和信号处理工作，LabVIEW 提供了大量的分析工具，成熟的算法，方便了软件的开发。
基于此本文在PC 机LabVIEW 软件中模拟产生一个接近于实际信号的带噪声的信号，生成一个带噪声的信号发生装置。
选择滤波速度较快的无限
冲激响应滤波器IIR，对虚拟滤波器去除噪声进行设计。
1、设计思路
在信号传输过程中，经常会混入高频噪声，噪声的能量甚至会超过信号
能量。
因此接收端收到信号后，通常首先要进行低通滤波，然后才能对信号做
进一步处理。
设计的流程图图1 所示：
2．虚拟滤波器去除噪声VI 设计原理
2.1 生成滤波器的自选信号
自选信号是信号发生器发出的信号加上噪声信号来实现的。
在信号发生
器部分应用Basic Function Generator.vi 产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等标准信号，噪声部分我使用了Uniform White Noise Waveform.vi 生成均匀分布的伪随机的白噪声，然后一起相加生成自选信号。
基于LabVIEW逐点数字滤波实验设计
437
计算机科学与应用
马妍 等
去输入信号。IIR 冲激响应理论上无限持续，其输出取决于当前和过去输入信号，还取决于过去信号输出。 FIR 传递函数极点固定在原点，仅能改变零点位置来改变性能，达到高的频率选择性时必须用较高
阶数。IIR 传递函数包括零点和极点两组可调因素，对极点唯一限制是在单位圆内，可用较低阶数获得高 的频率选择性。一般同样的设计指标，FIR 阶数比 IIR 高 5~10 倍。FIR 非递归结构使其在有限精度运算 中不存在稳定性问题，频率特性误差相对 IIR 要小。
2.2. 逐点滤波函数
实现某种特定逐点滤波需求，上述很多独立函数可以满足使用。为简化系统设计仅采用“经典数字 滤波器设计”(DFD Classical Design)与“数字滤波”(DFD Filtering)两个通用性强的函数分别实现滤波器 设计和逐点滤波。
DOI: 10.12677/csa.2021.112043
目前 MATLAB 文本程序或辅以 GUI 界面是数字滤波器教学验证演示主要方式[4] [5] [6]。基于案例 教学演示可辅助学生感性地理解滤波理论[7] [8]。上述方法的缺点是不利于学生硬件认识。可通过实验板 将信号与系统知识与电路知识有机结合，既能够解决硬件实现的缺陷，又能够认识信号的特点，但是电 路的搭建耗时，且容易转移学生学习重心。而 LabVIEW 以其图形化编程方式、丰富控件资源、完备信号 处理函数非常适合快速构建交互良好、动态直观的案例式教学演示与验证系统，且编程与使用过程都动 态直观[8]，将实体实验与虚体实验相结合。基于 LabVIEW 开发虚拟实验广泛应用于工业、科研和教学 领域[10]-[17]。LabVIEW 实时逐点运算功能可仿真与验证包括滤波在内的各种实时信号处理[10]，贴近 硬件实际，上述文献未见提及。
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的均值平滑滤波器的系统设计
基于LabVIEW的均值平滑滤波器的系统设计，NI）开发的一种图形化的编程语言。
图形化的程序语言，又称为“Ｇ”语言。
使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图。
它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，使编程简单直观。
虚拟仪器突破了传统电子仪器以硬件为主体的模式，实际上，使用者是在操作具有测试软件的电子计算机进行测量，犹如操作一台虚设的电子仪器，虚拟仪器因此而得名。
????虚拟仪器的硬件是电子计算机和为其配之的必要的电子仪器硬件模块。
电子计算机与为其配置的电子仪器测试模块通过编制的计算机测试软件结合起来，组成通用的电子测量硬件平台。
使用者是通过友好的图形界面（通常是设在电子计算机终端显示屏上图形化的虚拟的菜单式控制机构，这些菜单式的控制机构的图形，通常只占显示屏的一部分，形成了虚拟仪器的虚拟前面板），以点击并以????使用可视改变它的功能和规模，这充分体现了软件就是仪器的设计思想。
LabVIEW的运行机制从宏观上讲已经不再是传统上的冯·诺伊曼计算机体系结构的执行方式了。
传统的计算机语言（如C）中的顺序执行结构在LabVIEW中被并行机制所代替。
从本质上讲，它是一种带有图形控制流结构的数据流模式（Data?Flow?Mode），这种方式确保了程序中的函数节点（?Function?Node）只有在获得它的全部数据后才能够被执行。
也就是说，在这种数据流程序的概念中，程序的执行是数据驱动的，它不受操作系统、计算机等因素的影。
LabVIEW?支持多种操作系统平台，在任何—个平台上开发的LabVIEW?应用程序可直接移植到其它平台上。
二、虚拟仪器的发展电子仪器发展至今，大体可分为四代：模拟仪器、数字仪器、智能仪器和虚拟仪器。
借助指是从1988年开始，陆续有虚拟仪器产品面市。
此后，虚拟仪器产品的陆续飞速增三、虚拟仪器的工作原理虚拟仪器以透明的方式把计算与传统仪器一样。
LabVIEW实现的小波变换及其在滤波中的应用
小 波 滤 波 的基 本 方 法 是 ，首 先 对经 过预 处理 的含噪信 号进 行 多尺 度
小 波 变 换 ，然 后 在 各 尺 度 下 尽 可 能 提
不 同 局部 化 性 质 产 生 的 。从 宏观 上 看 ，傅立 叶分 析是 整体域 分析 ，而 小 波 分析是 局部 化时频 分析 ，它用时 域 和频域联 合表示信号 的特征 、 由于 。 小 波分析 的局 部化特 性 ，使得 其在 滤 波 应用 中有很 大 的优 势 。在传 统 的基 于 傅立 叶变换 的信 号处理 方法 中 ，要 使 信号 和噪 声的频 带重 叠部分 尽可 能
一
定 程度 上避 免一般 低通 滤波 时造成
波滤 波方 法在信 号处理 中体 现 出非 常
大的优势 。
同。从微 观上 看 ，小 波变 换 与傅立 叶
变 换 的 根 本 区 别 是 由 小 波 和 正 弦 波 的
的信 号突 变部 分变模 糊 ，而信 号突 变
部分往往是信号特 征的重要体现 。
中的小波重 构滤波 器 ，实际上是 滤波
器系数。 Ｌ ｂ Ｅ 的 Ａｄ ａ ｃ ｄ ｉ ｎ ｌ ａ ＶＩ Ｗ ｖ ｎ ｅ Ｓ ｇ ａ
２ 设 定各 层细节 的阈 值 ，对 各 ）
层 细节 的小 波 系 数 进 行 阈 值 处理 ； ３ 利 用 第 Ｎ层 的 近 似 系 数 和 从 ）
小波 阈值滤波方法一般包括下面３
个步骤 ： １ 小 波分 解 ； ）
波器系数 ；
分 解 的最 高层 即分 解 的深 度为 Ｊ ，则
． 一１Ｊ ２ ＿ Ｊ ，一 ， … ， ｌ０ ；ｈ，ｇ ＝ ， 为时 域
Ａ 为 信号ｆｔ在 第Ｊ 的近似 部分 （） 层 （ 低频部分 ）的小 波 系数 ；Ｄ 为信 即
基于LABVIEW的音频信号数字滤波处理
宋朝 霞
武 昌工学院
湖北
武汉
４ ３ ０ ０ ６ ５
【 摘 要】本文以 Ｌ Ａ Ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ作为工具平台，对音频信 号进行读取 、波形显示和频谱分析 ，并设计一个 Ｆ Ｉ Ｒ低通滤波器并对此音频信号进行滤波。通 过比较滤波前后的波形和频谱 图，明显得 出滤波效果，并且还可根据需求随意调 节虚拟滤波器前面板 中的参数 ，操作非常方便 。 【 关键词】Ｌ Ａ Ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ Ｆ Ｉ Ｒ 数字滤 波器 窗函数 中图分类号：Ｔ Ｎ７ １ ３文献标识码：Ｂ 文章编号：１ ０ ０ ９ — ４ ０ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ － ６ ８ － ０ １
加窗滤波器 ， 并根据要求对 滤波器 的参数进行设 置 ， 并在其后调用 “ 构 建波形数据 函数” 输 出滤波之后的波形 ， 且通过一个播放器直接播滤 波 后的信号。
卫
ｆ ＝Ｏ
卫
＝ｌ
（ ） ＝ ∑ａ ｉ ｘ （ ｎ — ｉ ） － ∑ｂ ｋ ｙ （ ｎ — Ｊ ｝ ） （ １ ・ １ Ｊ
“ 高截 止频率 ”、 “ 低截止频率 ”的默认单位是 Ｈ ｚ ；（ ２ ）“ 采样点数 ” 中填写 “ 一 １ ” ，表示输入信号的实际点数 ，即全部点数 。
３ 、 窗 函数 法设 计 的 Ｆ Ｉ Ｒ数 字 滤 波 器
３ ． １ Ｆ Ｉ Ｒ数 字 滤 波 器
滤波器的种类众 多， 从功能上可分为低通、 高通 、 带通和带 阻滤波 器， 而每一种滤波器又可分成模拟 和数字滤波器两种形式。 若滤波器的 输入和输出都是离散时间信号 ，则该滤波器的冲击响应也必然是离散 的， 这种滤波器则称之为数字滤波器。 该滤 波器通过对时域 中 离 散的采 样数据作差分运算实现滤波。 个线性时不变数字 滤波器常可 以用系数线性差分方程表示为 ：
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的数字滤波器设计与实现
总693期第三十一期2019年11月河南科技Henan Science and Technology基于LabVIEW的数字滤波器设计与实现孟月霞张谦韩亚丽（中原工学院信息商务学院，河南郑州450000）摘要：数字滤波器是数字信号处理必不可少的器件之一。
传统数字滤波器利用大规模集成硬件实现，虽然处理速度快，但功能不易改变。
本文设计了一种基于LabVIEW的虚拟数字滤波器，利用虚拟仪器生成仿真信号，而后设置滤波器的参数，通过频谱测量模块对原始信号和滤波后的信号进行比较，将比较结果在上位机显示出来。
通过测试可知，基于LabVIEW的虚拟滤波器不仅可以实现传统滤波器的功能，而且具有操作方便、结果直观、运行可靠、响应速度快、开发周期短等优点。
关键词：LabVIEW；数字滤波器；虚拟滤波器；传统滤波器中图分类号：TP274；TN713.7文献标识码：A文章编号：1003-5168（2019）31-0032-03 Design and Implementation of Digital Filter Based on LabVIEWMENG Yuexia ZHANG Qian HAN Yali（College of Information and Business,Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou Henan450000）Abstract:Digital filter is one of the essential components of digital signal processing.Traditional digital filter is im⁃plemented of large scale integrated hardware,which processing speed is fast,but the function is hard to change.This paper designed a kind of virtual digital filter based on LabVIEW.The virtual filter used virtual instrument to generate simulation signal,then setted the parameters of the filter and compared the original signal with the filtered signal by using the spectrum measurement module,and finally displayed the result in the host computer.The test shows that the virtual filter based on LabVIEW can not only realize the function of the traditional filter,but also has the advan⁃tages of convenient operation,direct result,reliable operation,fast response and short development cycle. Keywords:LabVIEW；digital filter；virtual filter；traditional filter随着信息化技术的发展，数字信号处理技术的应用越来越广泛。
[毕业设计] 基于labview的fir数字滤波器的设计
![[毕业设计] 基于labview的fir数字滤波器的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/afbea3d490c69ec3d5bb75d1.png)
摘要数字滤波器分为无限脉冲响应数字滤波器(IIR)和有限脉冲响应数字滤波器(FIR)，FIR数字滤波器在语音、图像、数字通信系统和计算机领域信号处理中有着广泛的应用。
论文主要研究在Labview环境中实现FIR数字滤波器的设计。
论文重点描述了FIR数字滤波器的原理、方法、设计过程及窗函数法、频率取样法、切比雪夫逼近法等几种常用的设计方法。
分别采用窗函数法、频率取样法、切比雪夫逼近法设计FIR数字滤波器，通过对几种设计方法的比较，得出了各自的优缺点。
最后对在窗函数法下设计的FIR数字滤波器进行了仿真，得出了正确的仿真图形。
通过对实验的分析，说明论文在几种方法下有效地实现了FIR数字滤波器的设计，所设计的FIR数字滤波器能有效地对含噪信号进行滤波处理。
关键词：FIR数字滤波器；Labview；窗函数法；频率采样法；等波纹切比雪夫逼近法AbstractDigital filter are divided into infinity impulse response digital filter (IIR) and finite impulse response digital filter (FIR), FIR digital filters in phonetics, image, digital communication system and in the field of computer signal processing in a wide range of applications. Thesis mainly realize Labview environment in the design of FIR digital filters.The paper describes the principle of FIR digital filters, methods, design process and window function method, frequency sampling method, chebyshev approximation method of several common design method. The author window function method were used in several different window function including rectangular window, han ning window, Kaiser window, Blake mann window and frequency sampling method, chebyshev approximation method realizes the FIR digital filters and the conclusion that various methods of FIR digital filters the frequency response of graph, through the comparison of several design method, it is concluded that the respective advantages and disadvantages. Finally in window function method to design of FIR digital filters under simulated, obtained the correct the simulation.Through the analysis of experiment in that paper, several methods efficiently implemented under the design of FIR digital filters, the design of FIR digital filters can effectively to signal with noise filtering processing.Keywords: FIR digital filters; Labview; window function method; frequency sampling method ; corrugated chebyshev approximation method目录第1章绪论 (1)1.1研究意义 (1)1.2研究现状及内容 (1)1.3本文章节安排 (2)第2章虚拟仪器介绍 (2)2.1虚拟仪器的介绍及发展现状 (2)2.2L ABVIEW简介 (3)2.3使用L AB VIEW程序设计滤波器的优点 (3)2.4小结 (3)第3章数字滤波器原理 (4)3.1数字滤波器的概念 (4)3.2数字滤波器的定义和分类 (4)3.3数字滤波器的设计方法 (5)3.4FIR数字滤波器的设计原理 (5)3.5窗函数法 (6)3.6频率采样法 (7)3.7等波纹切比雪夫逼近法 (7)3.8小结 (9)第4章基于L AB VIEW的数字滤波器的设计 (9)4.1前言 (9)4.2双通信号源的设计 (10)4.3数字滤波器的设计 (15)4.4程序测试 (21)4.5小结与心得体会 (24)第5章总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1 绪论1.1研究意义目前，数字滤波器广泛应用于各种数字信号处理系统中如在通信、图像编码、语音编码、雷达等众多领域中有着广泛的应用。
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。
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
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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的虚拟数字滤波器的设计
基于LabVIEW 的虚拟数字滤波器的设计摘要:通过对IIR 数字滤波器算法的研究，得出IIR 数字滤波器的设计方案经过仿真实脸表明该滤波器能够滤除信号中的噪声，滤波效果良好，可与其它大型虚拟电子测量系统兼容以完成不同环境下的测量要求.关键词:虚拟仪器;LabVIEW;数字滤波器随着计算机软硬件技术、通信技术以及网络技术的飞速发展，为虚拟仪器技术的发展提供了广阔的前景.在世界范围内，汽车、通信、航空、半导体、电子设计生产、过程控制和生物医学等各领域均通过LabVIEW 提高了应用开发的效率，其应用涵盖了从研发、测试、生产到服务的产品开发所有阶段.虚拟数字滤波器的设计在电子测量领域中将会发挥极大的作用.1数字滤波器概述滤波器是一种选频装置，它对某一个或几个频率范围(频带)内的电信号给以很小的衰减，使这部分信号能顺利通过;对其它频带内的电信号则给以很大的衰减，从而尽可能地阻止这部分信号的通过.在更多的情况下，滤波器被狭义地理解为选频系统，如低通、高通、带通、带阻.所谓数字滤波器是指输人、输出均为数字信号，通过一定的运算关系改变输人信号所含频率成分的相对比例或滤除某些频率成分的器件.数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，几乎出现在所有的数字信号处理系统中，相对于模拟滤波器，数字滤波器具有以下显著优点:(1)精度高;(2)灵活性大;(3)可靠性高;(4)易于大规模集成;(5)并行处理.数字滤波器的这些优势使它的应用越来越广泛，在数字通信、语音图像处理、谱分析、模式识别、自动控制等领域得到了广泛的应用.数字滤波器总的说来可以分成两大类.一类称为经典滤波器，即一般的滤波器，特点是输人信号中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的目的.而另一类现代滤波器，例如维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器等最佳滤波器.1.1滤波频率特性的逼近准则以低通滤波器的幅频特性为例来分析滤波频率特性的逼近准则.巴特沃斯滤波器( Butterworth)这种滤波器的特征是其通带和阻带都有平坦的幅度响应.N 阶低通滤波器的幅度平方函数(也称之为原型滤波器)2)( j H a 的表达式为2)(Ωj H a =Ncc 22)(11ΩΩ+, 其中CΩΩ为归一化频率，为低通滤波器的上截止频率，N 为滤波器的阶数，N 越大就越逼近理想特性.切比雪夫滤波器的幅度特性就是在一个频带中(通带或阻带)具有这种等波纹特性，在这里，只介绍切比雪夫I 型滤波器的设计方法.切比雪夫I 型滤波器是一个全极点滤波器，其幅度平方函数为 2)(Ωj H a =)(1122c N C ΩΩ+ε.在相同的通带内，N 越大通带内波动次数就相应增加，而在阻带内衰减的频率也越快，与理想特性越接近.1.2 IIR 数字滤波器算法等效在现代由计算机组成的控制系统中，数字滤波器的使用越来越广泛，通过执行一段相应的程序即可实现数字滤波.因果稳定的Ha(s)映射成因果稳定H(z)，即s 平面的左半平面必须映射到z 平面单位圆的内部. H(z)的频率响应能模仿Ha(s)的频率响应，即s 平面的虚轴必须映射到z 平面的单位圆上.变换前后的滤波器在时域或频域的主要特征(频率响应或单位冲激响应等)应尽可能相同或接近.将传输函数Ha(s)从s 平面转换到z 平面的方法有多种，主要有冲激不变法和双线性变换法.在这里采用冲激不变法.设得到的模拟滤波器的传输函数Ha(s)对应的单位冲击响应为ha(t)，即Ha(s)=LT[ha(t)],对ha(t)进行间隔为T 的等间隔采样，采到的值形成序列h(n)，即h(n)=)(nT h a =nT t t h a =)(,把h(n)作为数字滤波器的单位脉冲相应，对其作Z 变换，就是数字滤波器的系统函数H(z).设模拟滤波器Ha(s)只有单阶极点，极点为i s ，且为有理多项式，则可以将Ha(s)表示为将Ha(s)进行拉氏逆变换，得对Ha(t)进行采样，采样间隔是T，得再对h(n)进行Z变换，就得到了数字滤波器的传输函数对比式(1)和式(2)可知在s平面上的极点映射到z平面上，变成极点T s i e,系数A不变.即iω.如果不考虑混叠现象，这种方法实由于频率坐标变换是线性的，即TΩ=现的数字滤波器会很好地重现原模拟滤波器的频率特性.而且数字滤波器的单位脉冲响应完全模仿模拟滤波器的单位冲激响应，时域特性逼近好.在本设计中，用冲激函数作为系统激励信号，用各种数字滤波器作为测试系统.冲激函数具有无限宽广的频谱，用冲激函数做激励信号相当于对测试系统输人所有频率的信号，系统必然有对应的输出.用Transfer函数计算出系统输出与输人的傅立叶变换之比，从而得到系统的频率响应函数.2系统前面板设计LabVIEW程序由两部分组成:前面板程序和框图程序.整个程序基于多线程设计，即前面板和系统程序各占用一个线程.前面板是用户接口，即交互式界面，用于用户向程序中输人各种控制参数和观察输出量，在前面板中，使用了各种仿真图标，如开关、旋钮等，并以数字或实时趋势图等各种形式的输出测试结果来模拟真实仪器的面板.本文中前面板的设计，充分发挥LabVIEw的特长，即建立了友好的人机操作界面，系统前面板如图1所示.图1 频率响应测试系统前面板按图1所示的频率响应测试系统的前面板.用户可以很方便地进行滤波器类型的选择，设置滤波器的阶次、低(高)端截止频率、通带波纹等各项参数.系统相关参数设置如下:频率响应函数幅值轴设置为Autoscale.低端截止频率设为2000，高端截止频率为4000，阶次设定为5，类型有Lowpass, Band-stop, Bandpass ,Highpass4种选择，通带滤波为0.80 dB.3系统程序设计框图程序如图3所示.框图程序包含有两个模块，即两个case结构:一个用来实现频率响应测试;另一个用来模拟从混有高频噪声的信号数据中提取正弦波.由于滤波器对信号的分析要求循环进行，而整个过程都希望是人为控制的，因此框图程序里需要一个While循环结构.图3 程序框图模块一:频率响应测试模块.频率响应测试时采用冲激函数做激励信号，通过在Functions > all functions > Analyze > Signal Processing > Signal Generation > Impulse Pattern. vi函数子模板中调用来实现，并且需要对冲激函数的采样数、幅值和延时3个参数进行设置.用Transfer函数计算出系统输出与输人的傅立叶变换之比，从而得到系统的频率响应函数.在本设计系统中，共包含有4种类型滤波器，分别为:巴特沃斯滤波(Buttenvorth )、切比雪夫滤波器(Chebyshev)、贝塞尔滤波器(Bessel )、椭圆滤波器(El- lipse).通过在Functions > all functions > Analyze > Signal Processing > Filters中调用相应的函数子模板来实现，并且对滤波器的阶次、类型、低(高)端截止频率、通带波纹等各项参数进行设置，为了验证所设计的系统对滤波器频率响应特性分析的效果，将开关设置为“开”的状态.如果由于四种滤波器的波形全部在一个波形测量节点显示会影响观测效果，所以在程序设计时，将滤波器的波形分成两组输出.在LabVIEW中调用functions > Analyze > Signal Processing > frequence domain > transfer function. vi来计算两个滤波器的频率响应函数.模块二:使用低通滤波器提取正弦波模块，通常微机应用系统的输人信号中会不可避免地受到各种噪声的干扰，可以采用数字滤波方法对其予以削弱或滤除.本模块输人信号为一个正弦波，并加人一个白噪声来模拟信号传输中的干扰信号，在设计过程中，使用巴特沃斯低通滤波器滤除噪声分量，从而达到提取正弦波的目的.该模块程序中共有两个巴特沃斯滤波器.首先调用LabVIEW中Functions > all functions > Malyze > Signal Processing > Signal Generation中的SinePattern. vi子程序和Uniform White Noise. vi子程序产生一个正弦波和均匀分布的白噪声(用来模拟实际混人的干扰信号)，干扰信号通过一个巴特沃斯高通滤波器(滤波器的截止频率设为100 HZ，即滤掉频率小于I00 HZ的低频噪声)，生成一个高频噪声并与正弦信号叠加，用来模拟喊有噪声的采样序列，该信号再经过一个巴特沃斯低通滤波器，截止频率为25 HZ，即可以滤除频率大于25 HZ的高频噪声，进而实现正弦波提取.图4和图5分别为滤波前后的时域信号波形图.图4 滤波前时域信号波形图图5 滤波后时域信号波形图4结束语通过仿真实验可以证实，当滤波器的阶次较高时，系统的频率响应速度越快，阶次越高就越接近理想特性.本例选用巴特沃斯滤波器，它拥有最平滑的频率响应，在截断频率以外，频率响应单调下降.在通带中是理想的单位响应，在阻带中响应为零.巴特沃斯滤波器的优点是具有平滑的单调递减的频率响应，缺点是通带与阻带之间过渡缓慢.相比之下，切比雪夫滤波器的幅度特性在通带中具有这种等波纹特性，并且阶次越高等波纹也相应增加，同时阻带内衰减也相应增加.基于LabVIE W的数字滤波器设计，使得滤波后噪声得到了有效抑制.滤波效果良好，可以比传统方式节省大量的开发时间，开发效率很高，由于采用图形语言编程，程序可读性增强，并且可以将其作为子程序在虚拟仪器系统中调用，具有很强的通用性，该系统可并人大型虚拟仪器电子测量系统以完成不同环境下的测量要求.参考文献:[1]杨乐平，李海涛，杨磊. LabVIEW程序设计与应用[M]. 北京:电子工业出版社,2005.[2]阎毅，黄联芬.数宇信号处理[M].北京:北京大学出版社，2006.[3]程佩青.数字信号处理教程[M].北京:清华大学出版社，2001.[4]张爱平.LabVIEW入门与虚拟仪器[M].北京:电子工业出版社，2004.[5]侯国屏.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计[M].北京:清华大学出版社，2005.。
使用LabVIEW进行声音和音频处理
使用LabVIEW进行声音和音频处理在现代科技发展的背景下，声音和音频处理已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分。
无论是在通信、娱乐、医疗还是其他领域，声音和音频都扮演着重要的角色。
然而，要对声音和音频进行有效的处理却是一项挑战。
幸运的是，LabVIEW作为一种功能强大、易于使用的虚拟工程平台，可以帮助我们实现声音和音频处理的目标。
声音和音频处理包括许多不同的任务，例如音频采集、音频录制、音频分析、音频滤波、音频合成等。
LabVIEW提供了一系列的工具和功能模块，可以帮助我们完成这些任务。
下面是一个使用LabVIEW进行声音和音频处理的简单示例。
首先，我们需要进行音频采集。
在LabVIEW中，可以使用声卡或者其他音频硬件设备进行音频采集。
通过调用适当的函数模块，我们可以将音频信号转换为数字信号并保存到计算机中进行后续处理。
接下来，我们可以对音频信号进行分析。
LabVIEW提供了一些常见的音频分析工具，如频谱分析、时域分析、频域分析等。
通过这些工具，我们可以获得音频信号的频率分布、振幅特性等参数，以便进一步处理。
在音频处理中，滤波是一个重要的任务。
LabVIEW提供了各种滤波器模块，可以方便地进行滤波操作。
通过选择适当的滤波器类型和参数，我们可以去除音频信号中的噪音、混响等干扰，提高音频的质量。
除了分析和滤波之外，音频合成也是声音和音频处理中的重要任务。
LabVIEW提供了一些合成模块，可以生成各种音频效果，如合成乐器声音、合成人声等。
通过调整参数和控制合成模块，我们可以创造出丰富多样的音频效果。
此外，LabVIEW还提供了一些其他功能，如声音的录制、回放、实时处理等。
通过使用这些功能，我们可以根据具体需求进行声音和音频的处理，并将其应用到不同的场景中。
总之，LabVIEW是一种非常强大和灵活的工具，可以帮助我们实现声音和音频处理的各种任务。
无论是音频采集、分析、滤波还是合成，LabVIEW都提供了丰富的功能模块和工具，使得我们可以轻松地完成这些任务。