基于LabVIEW虚拟滤波器去除噪声VI设计

基于labview多功能的虚拟数字滤波器设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：XX大学本科生毕业设计说明书（毕业论文)学院（系）:XXXXXX专业：XXXXX学生姓名：XXX 学号: XXXXXXX设计（论文)题目:基于多功能DAQ卡的虚拟数字滤波器设计起迄日期: 2011 年 3月1日~ 2011 年 6月20日设计（论文)地点:指导教师:XXXX专业负责人：摘要基于LabVIEW的FIR数字滤波器的设计当前我们正处于数字化时代，数字信号处理技术受到了人们的广泛关注，其理论及算法随着计算机技术和微电子技术的进步得到了飞速的发展，被广泛应用于语音图象处理、数字通信、谱分析、模式识别、自动控制等领域。

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。

设计一个数字滤波器可以有助于我们更好的了解数字信号处理。

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，是目前应用最广泛的虚拟仪器开发平台软件之一。

所以,本文选取LabVIEW作为设计数字滤波器的软件。

数字滤波器是指有完成信号滤波处理的功能，用有限精度算法实现的离散时间线性非时变系统，其输入是一组(由模拟信号取样和量化的）数字量,其输出是经过变换的另一组数字量。

相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性。

另外其精度较高,容易集成等，这些特点决定了数字滤波器的应用越来越广泛.关键词：数字信号处理;数字滤波器；虚拟仪器；LabVIEWDesign of FIR Filter Based on LabVIEWAbstractNowadays we are in the digital time, the technology of digital signal process are paid extensive attention by people. With the development of technology of computer and microelectronics, the theory and arithmetic of digital signal process develop quickly，in some areas such as digital filters which extensively used in audio and video process, digital communications, frequency analysis, autocontrol and so on。

的方差等于它们各 自方差的和， 如果将 凡 个含有噪声的信号求和， 将使信号增大 ／ ， ２ 而噪声方差也增 大同 倍
样的倍数 ， 噪声的标准偏差增大 倍 ， 因此信号振幅和噪声标准偏差之 比——信噪改善了 。
假设在随机干扰条件下有一正弦波 ， 由正弦波发生器不断输 出正弦波序列 Ｘ ＝ ｛
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第 ２ 卷第 ６ Ｏ 期
２０ ０ ６年 １ １月
常熟理 工学院学报
Ｊ ｕ ａ ｆＣ ａ ｇ ｈ ｎ ｔ ｕｅ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ｌｏ ｈ ｎ ｓ ｕ Ｉ ｓｉ ｔ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｔ Ｔ
Ｖｏ ． ０ Ｎ ． １２ ｏ ６ Ｎ Ｖ２ ０ Ｏ ．０ ６
ｎ ＋ Ｚ ｌ＇ ｌ ｎ … ， 可 ＋ 三 ’…
该矩阵的一行为一次实际检测 的结果 ， 将矩阵 Ｉ ＂ ｔ 行对应值相加 ， 然后除以 Ｉ， ＂ 得到一个一维数组 ： ｔ
１ ＾ ｎ
音 ∑置 ＋ ∑ ＋ “ ｛ 。 ∑ｚ … ∑ｚ ）
‘＝ Ｉ Ｉ ｌ Ｉ＝ ｌ ‘ １
机数） 干扰后的波形如图２ ， 。
图 １ 原始信号
图 ２ 干扰后的信号
收稿 日期 ：０ ６— ８ ０ ２０ ０ —１
作者简介 ： 郭
叶（９ ２ ） 女 ， １６ 一 ， 江苏苏州人 ， 州广播 电视 大学实验 师。 苏
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第６ 期
郭 叶： 基于 Ｌｂ ＩＷ 虚拟去除干扰的设计与实现 ａＶ Ｅ
｛ ｎ＋ ， ， ＋二， ｝ ｌ… … （ ｉ＝ １２ … ， ； １２ … ， ） ，， 凡 ＝ ，， ，
…， …｝将该 ，
正弦波序列与随机干扰序列 Ｚ ＝ ｛ 。…， ， ｚ …｝ 相加 ， 得到一个新的信号序列 （ 实际信号序列） ：

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。

利用LabVIEW进行电气工程噪声分析与抑制噪声一直是电气工程中需要面对的重要问题之一。

它不仅影响了设备性能和精度，还会给使用者带来不必要的困扰。

因此，准确分析噪声源并采取相应措施进行抑制显得格外重要。

在电气工程中，利用LabVIEW进行噪声分析与抑制是一种常见的方法。

本文将介绍如何利用LabVIEW进行电气工程噪声分析与抑制，以帮助读者更好地解决这一问题。

首先，我们需要明确电气工程中的噪声源。

常见的噪声源包括电源噪声、信号线噪声以及环境噪声等。

在进行噪声分析前，我们需要先了解噪声源的特点和频谱分布。

这可以通过实验测量或模拟计算得到。

LabVIEW作为一种功能强大的虚拟仪器平台，提供了丰富的信号分析工具和可视化界面，非常适用于对噪声进行分析。

其次，我们需要选取合适的测量设备和传感器。

LabVIEW支持与各种测量设备的连接，例如示波器、信号发生器和数据采集卡等。

根据具体的噪声分析需求，选择相应的测量设备和传感器，并通过LabVIEW进行接口连接和参数配置。

这样可以方便地获取噪声信号，并进行后续处理。

接下来，我们可以利用LabVIEW进行噪声信号的采集和记录。

通过搭建合适的数据采集模块，可以将噪声信号实时采集并传输到LabVIEW中进行处理。

LabVIEW提供了基于图形化编程的数据采集工具，使得用户可以方便地进行数据获取和存储。

在数据记录完成后，我们可以对采集到的噪声信号进行频谱分析。

在频谱分析中，可以借助LabVIEW中的FFT（快速傅里叶变换）工具进行信号频谱的计算和显示。

通过观察噪声信号的频谱特性，可以确定噪声源的频带特点和功率分布情况。

同时，我们还可以使用LabVIEW进行滤波处理，通过设计合适的滤波器参数来抑制噪声信号中的特定频率分量。

LabVIEW的滤波工具可以实现各种滤波算法，如低通滤波、带通滤波和高通滤波等，非常适用于电气工程中的噪声抑制。

除了频谱分析和滤波处理，LabVIEW还提供了其他一些有用的工具，如噪声功率谱密度计算、谐波分析和相关系数计算等。