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1、测试与信号处理技术实验五 信号的调理及滤波器设计 2012年12月13日星期五一、 实验目的1. 学习模拟滤波器的设计及功能实现；2. 利用模拟滤波器对信号进行相关的信号处理。二、 实验原理1. 为什么需要对信号进行滤波处理？在信号传感和传输过程中，由于热噪声、漏电流和电源干扰等因素的影响，就会有干扰信号叠加到主要信号上，当这种干扰信号非常强时，将严重影响有用信号的识别和利用，因而，大多数情况下都有必要对这些干扰信号进行滤波处理。2. 巴特沃思低通滤波器设计：巴特沃思低通滤波器其归一化传递函数为：二阶巴特沃思滤波器的传递函数可表示为：22)(ccCsBKsH其中，归一化系数 B=1.41421
2、4，C=1.0000000； 为截止频率，K=1 为增益。3. 滤波器电路元器件的选择：（1）先选择电容的值，使得可直接使用实验箱上的电容或经过简单的串并联可以实现；实验箱可选电容：0.1uF、0.47uF、1uF 、2.2uF、4.7uF、10uF。（2）电容选择经验规律： ，FfCc/102)1(421KCB（3）(3)实验箱电阻：10k、100k、200k、510k、1M；可变电阻：10k、100k、470k、2.2M；提供的可变电阻：50k 三、 实验仪器电子称 1台 电脑 1台 9芯电缆 1根导线 若干 信号发生器 1台砝码M=500g 6个 VC9807数字万用表 1个1.)(21
3、saasHn四、 实验过程及结果处理1. 信号采集电路通过C=1uF的电容将信号发生器的产生的噪声叠加到电子称的信号中去，用来进行后面的信号分析以及滤波器的设计，其中U0接到电脑进行显示。通过LABVIEW程序可以得出，fc=1,所以 =2 。c2. 巴特沃斯滤波器设计（1）FfCc/102（2）)(421KB归一化系数B=1.414214，C=1.0，增益K=1 （3）（4）（5）(6)通过结算式（1）到（6）可以得出滤波器的参数，从而滤波器的设计参数为：C1=2.2uF, C2=10UF, R1=R2=200K, R3=240K滤波电路连接如下：为了是输出参数为正，可以加上一个反相器，如下
4、图：其中R4=R5=1M,R6的值可以任意选择。3. 最终完整电路连接情况信号采集电路的U0接到滤波电路的V1，滤波电路的V2接到反相器的V2，从而构成完整的信号加噪声并进行滤波，输出显示的电路。4. 实验数据及标定过程重量/kg 电压值/V LABVIEW显示重量/kg0.5 3.053 0.5081.0 3.227 1.0121.5 3.410 1.5252.0 3.580 2.0302.5 3.767 2.5493.0 3.962 3.056标定过程：令其中电压值为X,重量为Y,则有Y=aX+b；标定曲线如下图：0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.500.511.52
5、2.533.5Series 1其中a=2.7612,b=-7.9138;通过LABVIEW编程即可实现重量的测量。得出LABVIEW显示的重量，可以看出，与实际的重量相差不是很大。五、 实验感想本次试验，做的是信号的调理及滤波器设计，收获真的很多。了解到从信号的产生到得到最终需要的结果的一个完整的过程，当信号产生时，或多或少会有些噪声参杂在其中，因此，首先做的也是最终要的就是要设计相应的滤波器将噪声滤掉，本实验中用的是巴特沃斯滤波器，可以看出效果还是很好的。只有经过滤波后，才能得到我们需要的信号，才能进行后期信号的各种处理。除此之外，还锻炼了自己排除电路故障的能力，试验中，由于一个运放是坏的，导致实验的失败，在老师的指导下，终于排除故障，成功的完成了实验。
