labview编程滤波器
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
使用LabVIEW进行信号处理与滤波
使用LabVIEW进行信号处理与滤波信号处理是一种重要的技术，它可以将原始信号转化为具有特定特征的信号，以满足实际应用的需求。
LabVIEW是一款强大的图形化编程环境，在信号处理方面具有广泛的应用。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行信号处理与滤波。
一、LabVIEW简介LabVIEW是一款由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的可视化编程语言和开发环境。
它以图形化的方式呈现程序流程，用户可以通过拖拽和连接图形化模块来构建程序。
LabVIEW支持多种硬件平台和操作系统，具有强大的数据采集和处理能力，被广泛应用于自动化控制、数据采集、信号处理等领域。
二、信号处理基础在进行信号处理之前，我们需要对信号进行采集。
LabVIEW提供了多种方法来进行数据采集，包括使用传感器、采集卡等硬件设备。
一旦信号被采集到LabVIEW中，我们就可以开始进行信号处理。
信号处理的一种基本方法是滤波。
滤波可以将信号中的部分频率成分去除或减弱，以实现对信号的改变。
LabVIEW提供了多种滤波器模块，可以满足不同的滤波需求。
下面将介绍几种常见的滤波器。
1. 低通滤波器低通滤波器可以通过削弱高频成分，使得信号中的低频成分保留下来。
在LabVIEW中，我们可以使用“Lowpass Filter”模块来实现低通滤波。
该模块需要设置截止频率，只有低于该频率的信号成分才能通过滤波器。
2. 高通滤波器高通滤波器可以通过削弱低频成分，使得信号中的高频成分保留下来。
在LabVIEW中，我们可以使用“Highpass Filter”模块来实现高通滤波。
同样，该模块也需要设置截止频率，只有高于该频率的信号成分才能通过滤波器。
3. 带通滤波器带通滤波器可以将位于一定频率范围内的信号成分通过，而削弱其他频率范围内的信号成分。
在LabVIEW中，我们可以使用“Bandpass Filter”模块来实现带通滤波。
该模块需要设置带通范围的上限和下限，只有在该范围内的信号成分才能通过滤波器。
LabVIEW与信号处理实现信号滤波与频谱分析
LabVIEW与信号处理实现信号滤波与频谱分析信号处理是一门应用广泛的学科，它在各个领域都有着重要的应用。
其中，信号滤波与频谱分析是信号处理领域中的两个重要方面。
而作为一种强大的工程化软件平台，LabVIEW能够很好地支持信号滤波与频谱分析的实现。
本文将介绍LabVIEW在信号滤波与频谱分析方面的应用及实现方法。
一、信号滤波在LabVIEW中的实现信号滤波是一种通过改变信号的频谱特性，以实现信号去噪或调整信号频谱分布的方法。
在LabVIEW中，可以使用数字滤波器实现信号滤波。
以下是一种常见的信号滤波实现方法：1. 选择合适的滤波器类型：根据信号的特点和需求，选择适合的滤波器类型，例如低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器等。
2. 参数设置：对所选定的滤波器进行参数设置，包括滤波器的截止频率、通带波动等。
3. 数据输入：通过LabVIEW提供的数据采集模块，将待滤波的信号输入到LabVIEW平台中。
4. 滤波器设计与实现：在LabVIEW中，可以使用FIR滤波器积分模块或IIR滤波器等工具来设计和实现滤波器。
5. 信号滤波结果显示：通过LabVIEW的绘图工具，将滤波后的信号进行可视化展示，以便进行后续的分析和处理。
二、频谱分析在LabVIEW中的实现频谱分析是一种对信号频谱进行分析和研究的方法，它可以帮助我们了解信号的频率分布情况和频域特性。
在LabVIEW中，可以使用快速傅里叶变换（FFT）来实现频谱分析。
以下是一种常见的频谱分析实现方法：1. 数据采集：通过LabVIEW提供的数据采集模块，将待分析的信号输入到LabVIEW平台中。
2. 频谱分析参数设置：设置频谱分析的参数，包括采样频率、窗函数类型、频谱分辨率等。
3. 快速傅里叶变换：利用LabVIEW中的FFT模块，对输入信号进行频谱变换，得到信号的频域信息。
4. 频谱结果显示：使用LabVIEW的绘图工具，将频谱结果进行可视化展示，以便直观地观察信号的频谱分布情况。
基于LabVIEW编写数字滤波器程序的仿真信号与实测信号的分析
（）巴特 沃斯低 通 滤波 器 的频谱特 性 １
设 置参数 ：当两 正 弦信 号的 幅值均 为 ２ ０ ．， Ｏ
信 号 １的频 率 为 ５０ Ｈ ，信 号 ２的 频 率 为 ５ ． ． ｚ ０ ００ ０
器 ，把叠加 的两个 正弦信号滤掉其 中的一个 ，通
过 滤 波 后 的频谱 来 分析 低 通 和 带 通 滤 波器 的滤 波
Ｈ ，采样点数为 ２ ６ ｚ ５ ，采样频率为 ２６ ０Ｈ ，截 ５． ｚ ０ 止频率为 ３ ． ｚ ００ Ｈ ，滤波阶数为 ３ 、８ ０ 、５ 。运行结 果发现 ，当滤波 阶数调整为 ８ 阶，滤波后 的输入
信 号 为 光 滑 的 正 弦 曲线 了 ，而 且 频 谱 图 上 ５ ． ００ ０ Ｈｚ 附近 的谱线 已经 滤掉 ，滤 波 的效 果非 常好 。
Ｆｉ ｅ ｓ ｄ ｏ ｂ ＥＷ ｌ ｒＢａ ｅ ｎ Ｌａ ＶＩ ｔ
Ｗ Ｕ ａ —ｎ ｎ Ｈｕ ｎ ｉ ｇ
（ ｕｎｈ ｕ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ａｉ ｔ ｎＡ ｍ ｎｓ ａ ｖ ｆｃ ，Ｏ ａ ｚｏ ３２ ０ ，Ｃ ｉａ Ｑ ａｚ ｏ ｖ ｏ ｍ ｎａ Ｓ ｎｔ ｉ ｄ ｉｉ ｒｔ ｅ ｆ ｅ ｕｎｈ ｕ ６ ０ ０ ｈｎ ） Ｅ ｒ ｌ ａｏ ｔ ｉ Ｏｉ
１ 言 前
数 字 滤 波器 是 数 字 信 号 处 理 中最 重要 的组 成
２Ｌ ｂ Ｅ 编 写数 字 滤 波器 的仿 真信 号分 ａ ＶＩＷ
析
２１ ． 巴特 沃斯 滤波 器
部分之一 。在许多科学技术领域 中 ，广泛使用滤 波器对信号进行处理。本文应用 Ｌｂ ＩＷ图形编 ａＶＥ
程 环 境 ，以 Ｌｂ ＩＷ 为设 计 平 台 ，通 过 巴特 沃斯 ａＶＥ 低 通 、带 通 滤 波 器 和 切 比雪 夫 低 通 、 带 通 滤 波
labview中值滤波器用法
LabVIEW中值滤波器用法1.什么是值滤波器？值滤波器是一种数字信号处理技术，用于平滑或去除信号中的噪音。
它通过计算一组值的中值来替代信号中的异常值或噪音。
在La b VI EW中，值滤波器是一种常用的数据处理工具，可在图形化编程环境中快速实现。
2.基本原理值滤波器的基本原理是通过将输入信号中一组连续的值进行排序，然后选择排序结果的中间值作为输出。
这种方式能够有效地去除噪音，并保留信号的整体特征。
以下是L ab VI EW中使用值滤波器的基本步骤：1.创建一个合适的数组，用于存储输入信号的一组连续值。
2.对数组进行排序，以便找到中间值。
3.将中间值作为输出信号，替代原始输入信号的异常值或噪音。
3. La bVIEW中的值滤波器节点L a bV IE W提供了多种节点（No de）用于实现值滤波器。
在"S ig na lP ro ce ss ing"类别中，可以找到"Me di an Fi lt er"节点，该节点可以方便地进行值滤波操作。
以下是使用该节点的基本步骤：1.拖拽"M ed ia nF ilt e r"节点到程序框图中。
2.连接输入信号到"I n pu t"端口，该信号是待滤波的原始信号。
3.根据需求设置"Win d ow Le ng th"参数，该参数表示滤波窗口的长度。
4.（可选）设置"T hr e sh ol d"参数，用于进一步调整滤波效果。
5.连接输出信号到程序框图的其他节点，用于进一步处理或显示输出结果。
4.值滤波器的应用场景值滤波器在各个领域都有广泛的应用，尤其在信号处理和传感器技术中更为常见。
以下列举了一些值滤波器的应用场景：-传感器信号处理：通过值滤波器可以有效去除传感器信号中的噪音，提高信号的可靠性和准确性。
-图像处理：值滤波器可以用于平滑图像中的噪点，提高图像质量。
使用LabVIEW进行电气信号处理与滤波
使用LabVIEW进行电气信号处理与滤波电气信号处理与滤波是电子工程领域中常见的任务之一。
LabVIEW作为一种基于图形化编程的软件，为工程师和科学家提供了一个强大的平台来进行信号处理和滤波的设计和实现。
本文将探讨如何使用LabVIEW进行电气信号处理与滤波。
一、LabVIEW介绍LabVIEW是一款由美国国家仪器公司开发的图形化编程环境。
它以其用户友好的界面和强大的功能而受到广泛的欢迎和应用。
LabVIEW通过连接各种测量和控制设备，可以进行数据采集、实时控制、信号处理以及系统集成等任务。
二、信号处理基础在进行电气信号处理与滤波之前，我们需要了解一些信号处理的基础概念。
信号处理主要涉及信号的采集、采样、量化、变换和滤波等方面。
在LabVIEW中，可以使用不同的模块和工具箱来实现这些功能。
1. 信号采集与采样信号采集是指通过传感器或其他设备收集信号的过程。
在LabVIEW中，我们可以使用各种数据采集卡或模块来获取信号，并将其转换为数字形式进行处理。
信号采样是指对连续的信号进行离散化处理，将其转换为离散的样本点。
2. 信号量化与变换信号量化是将连续的信号转换为离散的量化值。
通过选择适当的量化级别，可以将模拟信号转换为数字信号，方便进行后续处理。
信号变换常用的包括傅里叶变换、小波变换等，可以将信号从时域转换到频域，便于频谱分析和滤波设计。
3. 信号滤波信号滤波可以帮助我们去除信号中的噪声或干扰成分，提取我们所关注的有效信号。
在LabVIEW中，可以使用FIR滤波器、IIR滤波器等进行滤波设计和实现。
通过选择合适的滤波器类型和参数，可以实现不同的滤波效果。
三、LabVIEW中的信号处理与滤波工具LabVIEW提供了丰富的信号处理与滤波工具箱，方便工程师和科学家进行信号处理与滤波的设计和实现。
1. 数字滤波器设计LabVIEW中的滤波器设计工具箱可以帮助用户设计和实现各种数字滤波器，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
使用LabVIEW进行信号处理实现信号滤波和频谱分析
使用LabVIEW进行信号处理实现信号滤波和频谱分析信号处理在科学研究和工程应用中扮演着重要的角色。
信号滤波和频谱分析是信号处理的两个基本任务，而LabVIEW是一款功能强大的可视化编程环境，适合用于信号处理的实现。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行信号滤波和频谱分析的步骤和方法。
一、信号滤波信号滤波是通过改变信号的频率特性，去除不需要的频率成分，使得信号更加清晰和准确。
LabVIEW提供了多种滤波器模块，可以方便地实现信号滤波的功能。
1. 数据获取首先，需要从外部设备或者文件中获取待处理的信号。
LabVIEW 提供了多种数据采集模块，可以选择合适的模块进行数据获取。
2. 滤波器设计在信号滤波过程中，首先需要设计滤波器。
LabVIEW中的滤波器设计模块可以根据具体需求选择滤波器类型，并进行参数设置。
根据信号的特性和应用要求，可以选择低通、高通、带通或带阻滤波器。
3. 滤波器应用设计好滤波器后，需要将其应用到待处理的信号上。
LabVIEW提供了滤波器模块，可以直接调用已设计好的滤波器进行信号滤波。
4. 数据输出滤波后的信号经过处理后，可以将结果输出到显示模块或者保存到文件中，以便后续分析或应用。
二、频谱分析频谱分析是对信号进行频域分析，得到信号的频率分布和功率谱等信息。
LabVIEW提供了丰富的频谱分析工具和函数，可以方便地进行频谱分析。
1. 数据获取首先，需要获取待分析的信号数据。
可以利用LabVIEW的数据采集模块或者导入外部文件的方式获取数据。
2. 数据预处理在进行频谱分析之前，有时需要对数据进行预处理，例如去除噪声、降低采样率等。
LabVIEW提供了多种数据处理函数和模块，可以方便地进行数据预处理。
3. 频谱分析LabVIEW中的频谱分析模块可以对信号进行快速傅里叶变换（FFT）或者其他频谱分析算法。
可以选择合适的分析模块，并进行参数设置，如分辨率、窗函数等。
4. 结果展示频谱分析完成后，可以将结果以图表、曲线等形式展示出来，使得分析结果更加直观和易于理解。
基于LabVIEW的数字滤波器设计
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
‘
实用第一 智慧 密集
。 ． 。 。 ， ， 。 。 。 。 。 。
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 —
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。
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。
使用LabVIEW进行信号处理和滤波技术
使用LabVIEW进行信号处理和滤波技术信号处理与滤波技术在各行各业中都扮演着重要角色，其在信号处理、通信、图像处理、音频处理、生物医学和控制系统等领域中起着不可替代的作用。
而LabVIEW作为一种功能强大的开发环境，提供了方便易用的工具和库，可用于信号处理和滤波技术的研究和应用。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行信号处理和滤波技术。
一、LabVIEW简介LabVIEW是一种用于科学和工程应用的高级编程环境，被广泛应用于各种实时数据采集、控制系统和数据处理任务。
其具有直观的可视化编程界面和丰富的库函数，可实现快速原型设计和开发。
二、信号处理基础在进行信号处理前，我们需要了解一些信号处理的基础知识。
信号可以通过时间域和频域来描述。
时间域描述了信号的幅度随时间的变化，而频域描述了信号的幅度随频率的变化。
信号处理的主要任务是提取、分析和处理信号中的有用信息。
常见的信号处理任务包括滤波、傅里叶变换、时频分析等。
三、LabVIEW中的信号处理工具LabVIEW提供了丰富的信号处理工具和函数库，可用于对信号进行滤波、频域分析和时域分析。
1. 滤波技术滤波是信号处理中常用的一种技术，用于去除信号中的噪声或者调整信号的频谱特性。
在LabVIEW中，可以通过使用滤波器函数来实现滤波操作。
LabVIEW提供了多种滤波器函数，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
用户可以根据具体需求选择适合的滤波器函数进行信号滤波。
2. 傅里叶变换傅里叶变换是信号处理中一种重要的频域分析工具，可以将信号从时间域转换到频域。
在LabVIEW中，可以使用傅里叶变换函数进行信号的频域分析。
通过傅里叶变换，可以获取到信号的频谱信息，包括信号的频率、幅度和相位等。
3. 时域分析除了频域分析，时域分析也是信号处理中的重要内容。
在LabVIEW中，可以使用时域分析函数对信号进行时域分析，包括计算信号的均值、方差、波形显示等。
通过时域分析，可以获得信号的时域特性，如信号的幅度变化、周期性等。
基于LabVIEW 的数字滤波器设计实例IIR FIR
基于LabVIEW 的数字滤波器设计实例IIR FIR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。
数字滤波器的差分方程可以用下式表示：式中，x(n) 为输入序列，y(n) 为输出序列，k a 、k b 分别为输出、输入序列的系数。
数字滤波器对应的传递函数为：当k a 不全为0 时，为IIR 滤波器；当k a 全为0 时，为FIR 滤波器。
从性能上看，FIR 滤波器和IIR 滤波器各有优点：FIR 滤波器可以得到严格的线性相位；但是需要较多的存储器和较长的运算，成本比较高，信号延时也较大。
利用LabVIEW进行信号处理和滤波
利用LabVIEW进行信号处理和滤波LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种专业的可视化编程环境，用于控制和测量、信号处理和滤波等应用。
利用LabVIEW进行信号处理和滤波能够方便而高效地实现数据的分析和处理，本文将介绍LabVIEW在信号处理和滤波方面的应用。
一、信号处理基础信号处理是指对信号进行采集、传输、存储和分析的过程。
在LabVIEW中，将信号处理分为采集信号、处理信号和显示信号三个阶段。
1. 采集信号LabVIEW支持各种数据采集设备，如传感器、仪器和其他硬件设备。
通过这些设备，可以获取待处理的信号。
在LabVIEW图形编程界面中，可以选择合适的采集设备，并进行参数设置，以便接收信号。
2. 处理信号LabVIEW提供了丰富的信号处理函数和工具，可以对采集到的信号进行各种处理操作。
例如，滤波、滑动平均、傅里叶变换等。
通过这些函数和工具，可以实现信号的去噪、频谱分析、波形显示等操作。
3. 显示信号处理后的信号可以通过LabVIEW的图形显示功能进行显示。
LabVIEW提供了多种显示控件，如波形图、频谱图、图表等，可以直观地展示信号的变化。
二、信号处理与滤波信号处理的一个重要应用就是滤波。
滤波可以去除信号中的噪声，提取感兴趣的频率成分。
在LabVIEW中，有多种滤波方法可以选择。
1. FIR滤波器FIR（Finite Impulse Response）滤波器是一种常用的数字滤波器，具有线性相位特性和无回声响应特点。
LabVIEW提供了多种FIR滤波器设计工具，如窗函数法、频率抽样法等。
可以根据实际需求选择合适的滤波器类型和参数。
2. IIR滤波器IIR（Infinite Impulse Response）滤波器是另一种常用的数字滤波器，具有非线性相位特性和无限均衡特点。
LabVIEW中也提供了多种IIR滤波器设计工具，如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等。
基于LabVIEW的数字滤波器
摘要随着微电子集成技术和微计算机技术的飞速发展，数字滤波器作为一种信号处理的重要测试仪器得到了更快的发展，不仅其功能越来越强、精度越来越高，而且外形越来越美观。
但现有的数字滤波器价格普遍偏高，使其应用受到一定限制。
充分利用虚拟现实技术研究功能强大、性价比高的虚拟数字滤波器，使之更好地满足实际应用的需求，具有很好的现实意义。
本文利用功能强大的图形化虚拟仪器开发平台LabVIEW并通过分析数字滤波的基本理论及所涉及到的各种滤波算法，在此基础上进行了虚拟数字滤波器（巴特沃斯数字滤波器演示仪)的软件设计。
通过在演示仪上“滤波器参数设置”，实现低通、高通、带通、带阻滤波器并通过观察“滤波效果演示图”、“滤波前和滤波后信号幅频特性图”和“滤波器幅频特性图”以及滤波前后的信噪比和失真度，了解滤波器的特性与功能，选取最优的滤波参数。
最后对虚拟滤波器进行了实验，实验结果达到了预先的设计要求。
关键字：虚拟仪器,LabVIEW,数字滤波器ABSTRACTWith the rapid development of microelectronics integration technology and micro computer technology, digital filters, as a kind of signal processing important test instrument get faster development, not only the function is more and more strong, precision more and more high, and the appearance more and more beautiful . However, the current digital filter prices are generally high, making it subject to certain restrictions in application.Make full use of the virtual reality technology to develop cost-effective virtual digital filter which can better meet the needs of practical application, has the very good practical significance.In this paper, by a powerful graphical development platform LabVIEW virtual instrument and analyzing the basic theory of digital filtering and involved a variety of filtering algorithms ,We can make the software design of virtual of digital filter (Butterworth digital filter Demonstrator) B y a "filter parameter" for low pass, high pass, band pass, band stop filter on the demonstrator and through the observation "filtering demo map", " the before and after filtering signal amplitude-frequency characteristics map" and "the amplitude-frequency characteristic map" and the signal to noise ratio before and after filtering and distortion ,we can understand the features and functions of the filter and select the optimal filter parameters. Finally, a virtual filter of the experimental results can meet the pre-design requirements.KEY WORDS: Virtual Instruments, LabVIEW, digital filter目录1绪论 (1)1.1虚拟仪器的概述 (1)1.1.1虚拟仪器概念 (1)1.1.2虚拟仪器的现状 (1)1．1.3虚拟仪器与传统仪器的对比 (3)1.2课题研究的背景和意义 (3)1.3本课题研究的主要内容 (4)2数字滤波器 (5)2.1数字滤波器简介 (5)2.1.1滤波及数字滤波器 (5)2.1.2数字滤波器的分类 (5)2.2数字滤波器的基本原理 (7)2.2.1FFT算法和数字滤波理论基础 (7)2.2.2IIR数字滤波器算法 (8)3基于LABVIEW的巴特沃斯数字滤波器演示仪的设计 (11)3.1虚拟数字滤波器的总体设计思路 (11)3.2虚拟数字滤波器的功能 (11)3.3虚拟数字滤波器的软件实现 (11)3.3.1虚拟仪器的开发平台LABVIEW简介 (11)3.3.2巴特沃斯数字滤波器演示仪的设计 (15)4虚拟数字滤波器的调试及结果分析 (23)4.1虚拟数字滤波器的仪表功能 (23)4.2程序的调试 (23)4.3实验总结与思考 (38)5结论与展望 (39)致谢 (41)参考文献 (43)附录 (45)1绪论1.1虚拟仪器的概述1.1.1虚拟仪器概念英国国家物理实验室(NPL)的定义：虚拟仪器是在通用计算机(如PC机、Mac 或工作站)中加上软件和或硬件，并使用计算机屏幕提供仪器虚拟界而的可重用测量仪器。
labview FIR逐点滤波器用法
labview FIR逐点滤波器用法LabVIEW FIR逐点滤波器用法FIR（有限脉冲响应）滤波器是数字信号处理中最常用的滤波器之一，用于去除信号中的高频噪声或改变信号的频率响应。
在LabVIEW中，可以使用FIR滤波器模块来设计和实现FIR滤波器，将其应用于逐点滤波处理中。
一、FIR滤波器原理FIR滤波器是一种线性时不变滤波器，根据其名称可以看出，它的频率响应是有限的，也就是说，它只对有限长度的输入信号做出响应。
FIR滤波器可以实现理想的低通、高通、带通和带阻滤波器，也可以用于时域滤波。
例如，为了实现低通滤波，可以将一个矩形函数作为其冲击响应，并乘以一个窗函数来截止高频成分。
FIR滤波器的传递函数可以表示为：$$H(z)=\sum_{n=0}^{N-1}h(n)z^{-n}$$其中$h(n)$为滤波器的冲击响应，$N$为滤波器的阶数。
二、FIR滤波器的设计和实现在LabVIEW中，可以使用FIR滤波器模块来设计和实现FIR滤波器。
FIR滤波器模块提供了多种常用的窗函数（如Hamming、Hanning、Blackman等）来设计滤波器的冲击响应，并且可以直接将模块输出连接到其他处理模块中。
在FIR滤波器模块中，需要输入滤波器的采样率、截止频率、窗函数类型和滤波器的阶数，模块则会输出生成的滤波器冲击响应$h(n)$。
接下来，需要创建一个逐点滤波器模块，将其输入连接到FIR滤波器模块输出，并将需要滤波的信号输入到逐点滤波器的输入端。
逐点滤波器将对每个采样点进行滤波处理，输出滤波后的信号。
三、LabVIEW FIR逐点滤波器的应用1.音频信号处理FIR滤波器广泛应用于音频信号处理中，如去除噪声、提取语音信号、改变音调等。
使用FIR逐点滤波器可以实现实时滤波处理，提高音频信号的质量。
2.图像处理FIR滤波器也可以用于图像处理领域。
例如，可以使用低通FIR滤波器去除图像中的高频噪声，或者使用带阻FIR滤波器来实现图像的去震动处理。
基于LabVIEW的虚拟滤波器设计
目录摘要 (1)Abstract (2)第一章虚拟仪器 (3)1.1引言 (3)1.2 虚拟仪器的概念 (4)1.3 虚拟仪器的工作原理 (5)1.4 虚拟仪器的设计与实现步骤 (5)1.4.1 前面板的设计 (5)1.4.2 流程图的设计 (6)第二章滤波器 (7)2.1 滤波器的简单介绍 (7)2.2 数字滤波器的分类 (7)2.2.1 按冲激响应h(n)的长度分类 (7)2.2.2 按有无递归结构分类 (8)2.2.3 按频域特点分 (8)2.3 数字滤波器的一般分析、设计方法 (8)2.4 数字滤波器的主要性能指标 (10)第三章设计实现 (13)3.1 滤波器及Lab VIEW实现 (13)3.2 在labVIEW中设计滤波器 (13)3.3调试过程及结果 (15)3.3.2 高通滤波功能 (18)3.3.3 其他类型滤波器 (20)总结与展望 (21)参考文献 (23)致谢 (24)摘要随着电子技术和计算机技术的快速发展以及价格不断下降，传统的电子技术设计观念，使原来需硬件完成的功能，现在能由软件实现。
例如仪器面板和数字滤波等，实现硬件软件化。
而不少硬件难以实现的功能，例如复杂的信号分析，数据统计和三维图像显示等，在计算机中则较容易实现。
在市场的需求和相关技术支持下，促使了基于个人计算机的测控仪器——虚拟仪器的发展。
虚拟仪器利用计算机强大的处理能力，使得它成为了一种很好的工具，其应用范围也越来越广泛。
与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力和可操作性等方面均具有明显的技术优势。
本文设计的虚拟数字滤波器的系统工作原理是，对模拟信号进行数据采集后，根据使用者的不同要求由软件对数据进行相应的分析、处理，并在屏幕上显示处理结果。
本设计所采用的软件是美国NI公司推出的LabView。
LabVIEW是一种基于图形化编程语言的开发环境，具有十分强大的数据库。
它为虚拟仪器设计者提供了一个便捷、轻松的设计环境。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于LabVIEW的多功能数字滤波器的设计摘要:虚拟仪器技术被越来越多地引入到日常教学活动中来，数字滤波器的设计就是其中１个主要的应用领域。
通过一学期的学习，提出了１种基于Butterworth 滤波、Chebyshev滤波、反Chebyshev滤波原理，设计带通、带阻、高通和低通四种类型的滤波器，并实现对带有噪声的信号的滤波还原验证.测试结果表明，该系统可操作性强，响应速度快，精度高，显示直观，能准确反映滤波效果，是一种实用有效的解决方案。
关键词:LabVIEW软件；多功能；数字滤波器
目录
1 引言 (3)
1.1 虚拟仪器简介 (3)
1.2 基于LabView的多功能数字滤波器 (3)
2 总体设计思路 (4)
3 系统设计 (4)
4 系统测试 (4)
5 总结 (7)
参考文献 (7)
1 引言
1.1 虚拟仪器简介
最近几年，虚拟仪器技术不断发展，新生代的仪器技术彻底改变了以往仪器可操作性弱、价格过高的要求。
虚拟仪器的实质是通过[C端与仪器进行通讯端口的交互，达到理想的标准化测试过程，方便简洁，得到答案的标准唯一性，不需要投入过多的人力物力就能实现完成各种测试分析功能。
简单易懂的编程语言，数据流以及数据这些方面的东西都能非常直观的显示出来。
虚拟测量仪器的概念被美国国家仪器公司NI提出来，导致了一场在传统仪器领域大的改革，因而让计算机和网络技术能够迅速进入仪器方向，同时与仪器技术联合起来，提出”软件即是仪器的概念”。
构造一个虚拟仪器系统，基本硬件确定以后，就可以通过不同的软件实现不同的功能。
软件是虚拟仪器系统的关键。
目前流行的虚拟仪器软件开发工具有两类文本式编程语言有C、C++、VB、VC、Labwindows/CVI等；图形化编程语言有LabVIEW、AgilentVEE等。
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台 ) 是美国 NI 公司推出的一种基于G 语言 ( Graphics Language，图形化编程语言 ) 的虚拟仪器软件开发工具。
它已简化程序的开发工作，为使用户能快速、简便地完成自己的工作为目的，备受人们喜爱。
1.2 基于LabView的多功能数字滤波器
目前流行的虚拟仪器软件开发工具有两类文本式编程语言有C、C++、VB、VC、Labwindows/CVI等；图形化编程语言有LabVIEW、AgilentVEE等。
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平
台 ) 是美国 NI 公司推出的一种基于 G 语言( Graphics Language，图形化编程语言 ) 的虚拟仪器软件开发工具。
它已简化程序的开发工作，为使用户能快速、简便地完成自己的工作为目的，备受人们喜爱。
LabVIEW作为１种功能强大的图形化编程软件被越来越多地应用到各种领域，如：工业测试、日常教学、信号处理等。
基于LabVIEW进行滤波器的设计，具有开发时间短、操作性强、效果直观等优点。
目前已有的基于LabVIEW的数字滤波器解决方案并不能很好
地满足应用的需要，有些只侧重于有限冲激响应滤波器（ＦＩＲ）或无限冲激响应滤波器（ＩＩＲ）中的１种，有些仅局限于方法的更新或滤波器的直接实现，分析和应用较少。
本文提出１种新的基于ＬａｂＶＩＥＷ的多功能数字滤波器设计方案，系统能任意生成１个参数可调的公式信号，显示滤波前后的信号波形及频谱，求解各种数字滤波器频率响应特性，能较好地满足日常应用需求。
2 总体设计思路
数字滤波器相比模拟滤波器有处理灵活、精度高、稳定性强等优点，其基本功能就是把原始的输入序列进行特定的运算，变换成为所需的输出序列。
数字滤波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ＦＩＲ和ＩＩＲ两大类，其中主要的ＩＩＲ类滤波器有Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ、Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ、Ｃａｕｅｒ和Ｂｅｓｓｅｌ等类型，基于简单出发，在设计的滤波器中清楚直观地反映出各类型的滤波效果和性能。
基于此，本设计
3 系统设计
我们基于Butterworth滤波、Chebyshev滤波、反Chebyshev滤波原理，设计了带通、带阻、高通和低通四种类型的滤波器，并实现对带有噪声的信号的滤波还原验证。
我们使用条件结构实现三种不同的滤波器切换，程序框图如下图所示：
4 系统测试
下面我们给出基于butterworth滤波的低通、高通、带阻与带通滤波测试结果。
4.1 butterworth滤波器低通滤波
图为基于butterworth滤波的低通滤波程序运行结果，
图为基于butterworth滤波的高通滤波程序运行结果
图为基于butterworth滤波的带阻滤波程序运行结果
图为基于butterworth滤波的带通滤波程序运行结果
此外我们还可以通过下拉菜单改变滤波器类型运行基于chebyshev和反chebyshev的低通、高通、带阻、带通滤波。
5 总结
结合课上所学，针对现有方法的不足，本文提出了１种基于LabVIEW的多功能数字滤波器方案。
其框图程序的可读性较强，界面友好，操作较方便。
测试结果表明，该设计方案响应速度快，能很好地实现各种典型数字滤波器的特点和功能，能清楚直观地显示信号波形和频谱，真实地反映相关滤波器的频率响应特性，通用性强，较好的达到了老师的要求。
参考文献
[1]天浩，段丽君. 基于LabVIEW的多功能数字滤波器设计.,2011.
[2]张重熊，《虚拟仪器技术分析与设计》，电子工业出版社，2008.
[3]张美志，基于LabVIEW在虚拟数字滤波器设计中的应用.，2014.
[4]白洁，基于LabVIEW虚拟数字滤波器的实验设计，高校实验室工作研究，2014.
[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.。