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基于labVIEW虚拟滤波器的设计与实现

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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。

关键词：虚拟仪器、LabVIEW、滤波器 II Abstract

Summary With the electronic tests and technological development,

testing positive automation technology, intelligence, digital and network

direction. Which digital filter technology as an important test tool has been

widely used in various fields. The topic is based on figures consider wave

form design software for engineering background, the acquisition of the main

waveform data correlation, realize the corresponding parameter measurement.

Virtual Instrument technology is computer-based instruments and measuring

techniques. With the traditional instruments and technology, virtual

instrument technology refers to the data acquisition equipment includes the

general computer platform, According to the need to be highly efficient

building up all kinds of measurement system. For most users, the main work

into the software design. Virtual instrument technology breakthrough of the

traditional limitations of the equipment could be many signal processing

methods used in a convenient measurement, and for automatic measurement and

network measurement to create conditions. First, the thesis of LabVIEW

virtual instruments and associated knowledge, using virtual instrument

development platform -- LabVIEW development of the software system,

including the five main modules : data acquisition, records show, data

playback, data processing and data analysis. Data processing module main

digital filtering and windowing handle two major functions, can choose

different filters and window function to adapt to different situations. The

different parameters can be set up so that the signal frequency constantly

changing. It is a test instruments and systems concepts and related software.

Another combination of testing technology and equipment expertise introduced

in LabVIEW virtual instrument filter consider test signals. As well as

tertiary institutions machinery, automation and information

technology-related professional students will learn courses.

Key words:virtual instrument, LabVIEW, filter III 目录

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

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基于LabVIEW的虚拟滤波器的设计

基于LabVIEW的虚拟滤波器的设计

一　

墅　

Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉ９ｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｖｉ　ｒｔｕａｌ　Ｆ¨ｔｅｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＬＡＢＶＩＥＷ　

刘清平　

Ｌｉｕ　Ｑｉｎｇｐｉｎｇ　（南昌航空大学电子信息工程学院，江西南昌３３００６３）　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　Ｈａｎｇｋｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００６３）　

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、　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在各个领域。本文　汁的滤波器以ＬａｂＶＩＥＷ软件为　

背景，设计一个能对采集数据波形进行相关处理，并实现相应的参数测，虚拟滤波器主要包括五个模块：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　乏形保存。数据处理模块主要实现数　

字滤波和加窗函数处理两大功能，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相结合的软件，结合了测试技术和相应的专业知识。　

本文介绍了在ＬａｂＶＩＥＷ实现虚拟滤波器测试信号的方法。　

关键词：虚拟仪器；ＬａｂⅥＥｗ；滤波器　

中图分类号：ＴＮ７１３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—４７９２（２０１２）０６—００８８—０３　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｅｓｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｅｓｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｓ　ｔｏｗａｒｄ　ｔｈｅ　

ｔｒｅｎｄ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，ｄｉｇｉｔａｌ　ａｎｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｄｉｇｉｔａｌ　ｆｉｌｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｓ　

ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｅｓｔ　ｔｏｏｌ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｆｉｅｌｄｓ．Ｔｈｅ　ｔｏｐｉｃ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ＬａｂＶＩＥＷ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，　

LabVIEW和Delphi混合编程实现IIR数字滤波器设计

LabVIEW和Delphi混合编程实现IIR数字滤波器设计

0引言美国NI公司开发的LabVIEW软件是一种高性能的图形化虚拟仪器编程软件,主要用于开发数据监测、数据测量采集系统、工业自动控制系统、数据分析系统等领域,是虚拟仪器开发的主要工具之一。但其本身也有不足,例如不能完全提供用户所需的驱动程序和调用系统程序实现底层操作,不擅长完成大量数据处理的任务。Delphi语言是一种功能强大的编程语言,基于窗口和面向对象,并兼有VC的强大功能和VB的快速开发、易学易用的优点;具有开发效率高、界面制作美观方便、可实现各种操作功能等特点,已成为软件开发人员的首选工具。如果能够实现LabVIEW和Delphi的混合编程,就可弥补LabVIEW的上述不足,开发出功能更为强大的程序。本文以IIR数字滤波器设计程序为例,介绍在Delphi中调用LabVIEW制作的虚拟仪器,实现LabVIEW和Delphi混合编程的方法。1实现方法1.1概述本文依靠LabVIEW提供的ActiveX接口,实现对LabVIEW的调用。LabVIEW可以用作一个ActiveX客户程序,从而访问其它支持ActiveX应用程序的对象、属性、方法和事件。LabVIEW也可作为ActiveX服务器,在其它的应用程序中也可以访问LabVIEW的对象、属性和方法。在Delphi中调用LabVIEW时,应将LabVIEW作为ActiveX服务器。当激活LabVIEW,使它作为Activey服务器时,LabVIEW输出两个类(一个类和一个VI类),应用类可以打开VI类的一个实例,通过这个实例即可调用LabVIEW中制作的虚拟仪器。1.2使用LabVIEW制作虚拟仪器为实现IIR数字滤波器设计,首先要使用Lab-VIEW制作虚拟仪器(VI),其程序框图见图1。在这个VI中,首先使用一组控制器(Controls),包括2个

Enum和6个NumericControl,用来输入滤波器的设计参数,包括:滤波器的设计方法(Topology)、类型(Type)、阶次(Order)、上限频率(UFC)、下限频率(LFC)、通带波纹(PBR)、阻带衰减(SBA)、信号采样频率(Fs)等。而待滤波的信号,使用数组控制器(In-putArray)来输入。这在框图中,首先由输入采样频率和信号数据构造一个波形作为待滤波的信号。然后将滤波器的设计参数组合为一个簇后,传递给两个DigitalIIRFVI,由其中一个DIIRFVI根据给

基于LabVIEW的多通道FIR数字滤波器辅助设计

基于LabVIEW的多通道FIR数字滤波器辅助设计

基于LabVIEW的多通道FIR数字滤波器辅助设计

摘要:本文介绍一种基于LabVIEW的快速有效地设计具有线性相位FIR数字滤波器的方法,设计了Lowpass、Highpass、Bandpass、Bandstop四种常规类型的滤波器,Equi-ripple FIR和Window FIR两种拓扑结构,滤波器的阶次设为任意可选。通过验证,在数字信号滤波器设计中起到了极其重要辅助作用。

关键词:FIR数字滤波器 LabVIEW 多通道

1 引言

在信号处理中,滤波占有十分重要的地位,滤波器是保留输入信号中的有用信息,滤出不需要的信息,从而达到信号的检测、提取、识别等不同的目的。数字滤波与模拟滤波相比有很多优点,它除了可避免模拟滤波器固有的电压漂移、温度漂移和噪声等问题外,还能满足滤波器对幅度和相位的严格要求。

虚拟仪器把计算机技术、电子技术、传感器技术、信号处理技术、软件技术结合起来,除继承传统仪器的已有功能外,还增加了许多传统仪器所不能及的先进功能。虚拟仪器充分利用计算机丰富的软硬件资源,突破了传统仪器在数据处理、表达、传送以及存储方面的限制。把虚拟仪器应用到信号处理中,大大降低了设计开发的难度。

2 FIR数字滤波器 2.1 数字滤波器

数字滤波器的功能是把输入序列通过一定的运算变换成输出序列数字滤波器,也就是对输入信号进行滤波,而不同的运算处理方法决定了滤波器的实现结构不同。

滤波器用N阶差分方程表示为

2.2 虚拟仪器

LabVIEW[1]作为目前国际上唯一的编译型图形化编程语言,把复杂、繁琐、费时的语言编程简化成用菜单或图标提示的方法选择功能,使用线条把各种功能连接起来的简单图形编程方式。是指通过应用程序将计算机与功能化模块结合起来,用户可以通过友好的图形界面来操作这台计算机,就像在操作自己定义、自己设计的仪器一样,从而完成对被测量的采集、分析、处理、显示、存储和打印。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板,以多种形式表达输出检测结果:利用计算机强大的软件功能实现信号运算、分析和处理;利用I/O接口设备完成信号的采集和与调试,从而完成各种测试功能的计算机测试系统。使采用LabVIEW图形编程方式可以节省大约80％的程序开发时间,并且其运行速度几乎不受影响,构成方式如图1所示[2～3]。(如图1)

基于LabVIEW的IIR滤波器频率响应特性测试系统的设计

基于LabVIEW的IIR滤波器频率响应特性测试系统的设计

第２１堂第４Ｈ期　安徽工程科技学　院学报　２００６年１２月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｅｈｎ　三ｇｙ　ｎｄ—Ｓｃｉｅｎｃｅ　ＶｏＩ．２１．Ｎｏ．４　Ｄｅｃ．．２００６　

文章编号：１６７２—２４７７（２００６）Ｏ４—００５３－－０３　

基于ＬａｂＶＩＥＷ的ＩＩＲ滤波器　

频率响应特性测试系统的设计　

刘延华　＇。　

（１．合肥工业大学．安徽合肥　２３００００；２．安徽师范大学教育科学学院，安徽芜湖　２４１０００）　

摘要：Ｂｕｔｔｃｒｗｏｒｔｈ滤波器和Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ滤波器是两种比较典型的ＩＩＲ滤波器．具有不同的频率响应特性．介　绍了在ＬａｂＶＩＥＷ图形化开发环境下进行ＩＩＲ数字滤波器频率响应特性分析系统的设计过程．仿真表明．所　设计的虚拟分析系统效果良好，实用性强．　关键词：１ｔ拟仪器；数字滤波器；频率响应；ＬａｂＶＩＥＷ　中图分类号：ＴＰ３９１．９　文献标识码：Ａ　

引　言　

巴特沃斯型和切比雪夫型滤波器是两种比较　型的ＩＩＲ型数字滤波器，具有不同的频率响应特性．巴　

特沃斯型滤波器在设计时采用最平幅度逼近法，主要考虑滤波器的通带和阻带内具有最平直的幅频特性．　切比雪夫型滤波器则采用等波纹逼近法，主要考虑由通带到阻带内给定的衰减值所需要的过渡带最小，在　

滤波器阶数不同时通带内有幅值相同的波纹．这两种滤波器都属于无限冲激响应滤波器，即ＩＩＲ滤波　器嘲．　

ＬａｂＶＩＥＷ是图形化的开发环境，具有功能强大、编程效率高、界面友好、参数修改方便等优点，同时　它在功能完整性和应用灵活性上也不逊色于任何高级语言．ＬａｂＶＩＥＷ开发环境中内置了大量的数字滤　

波模块，如：快速ＶＩ滤波器，用于波形测最的滤波器和处理标量数据的滤波器．因此我们可以利用Ｌａｂ—　

Ｖ１ＥＷ开发出用于分析比较这两种典型数字滤波器不同频率响应特性的软件系统．　

１数字滤波与频率响应函数　

频率响应函数是描述测量系统动态特性的重要参数，通过频率响应函数进行频率分析也是进行数字