《LabVIEW提取正弦波》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LabVIEW提取正弦波（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、虚拟仪器课程设计提取正弦波姓名学号班级:彭明键:2012201202211221202指导老师：方江雄提取正弦波从有限采样样本中提取正弦信号参数（包括频率、幅度、相位等）是信号处理中一类重要的估计问题。1、设计目的用数字滤波器从含有高频噪声的采样数据中提取正弦信号。基于LabVIEW 8.2虚拟平台，使用图形语言编程设计一个系统，使输 入信号为正弦波，并加载一个高频均匀白噪声作为模拟信号传输中的 随机干扰信号，以及采用一个切比雪夫低通滤波器，以滤除信号中的 噪声分量，提取出频率为5Hz的正弦信号。2、程序框图主要功能模块介绍滤波器子选板位于函数选板的“信号处理一滤波器”中，如图1所示。 其中“
2、Chebyshev滤波器”函数节点用于对噪声的输入信号进行切比 雪夫滤波处理。根据输入数据类型的不同，它有两个多态实例（实数、 复数）可供选用，其调用路径为“函数一信号处理一滤波器一 Chebyshev滤波器”。如表1是其输入/输出参数说明表。表1 Chebyshev滤波器”函数的输入/输出参数说明表婪救转称说吐滤波器类里（fillertype）指定滤波器的通频带，冇4类可选：0 （默认）为低通，2为高通，3为带通，4为带阻X指待滤波的输入信号采样频率：fs(sampling treq:fs)表示采样频率.必須大于0默认为1.0高載止频率：fh (high cutoff freq)衣示高截止频
3、札拄谑波器类型为0（高通）或1 （低通）时被忽略.为2（带通）利3 （带PR）时必须大干低戡止频率，符合奈奎斯特采样定律续表七国数编程kSUSi/ok仪器I/O卜视觉与运动k数学kI 信4站通信口J 控制I十与仿真Express附加工具包収藏用户库I 片input signal波形调理磁器波形测量tHebymhw適波器N _AALBase.lvli b:Ch ebysh ev Fi Iter.vi信號算淞器七濾波器Chebysh巳v淖波器1x溝酯的X琢慈上霍高截止频率:fh低旣止慈:fl波絢旳一洒一初皓化/酸（初始化:F） “通过调用ChebyshevMJjVl r生轆字Chebyshev激波
4、器。谨过将数 垢讎至（揃入辰可确定要僮用的雾态实例”也可手动确实悅窖诙花称说呦低战止频率：11 （init/cont）用来控制内祁状态的初始化，默认为FALSE,此时初始化全部内部状态为0当为TRUE 时，LabVIEW 8.2使用上次调用此节点的多态实例的昴终内部状态进行初始化.如果要处 理一个包含较小的块数据的大戏数据序列，可以将对第】个数据块设W FALSE,对其他数 据块设置TRUE濾波后 X (filtered X)牛成经过滤波后的输出信号数组错谋(error)返回一个来自VI的错误或警告信息图1切比雪夫滤波器11193详细设计步骤利用信号生成子选板上的“正弦波”函数，加载一个高频均
5、匀白 噪声作为模拟信号传输中的随机干扰信号，井对此信号进行切比雪夫 低通滤波，以滤除信号中的噪声分量，提取出基频频率的正弦信号。 具体设计步骤如下所示。1、前面板的设计(1) 创建新Vi,命名为PMJ.vi.其操作路径为“文件f新建vi”。(2) 放置数值控件、布尔控件及图形控件。将数值输入控什分别命名为“频率(Hz)(默认值设置为5), “采 样”默认值设置为1024“幅道”默认值设置为1.00“采样频率(Hz)” (默认值设置为1024)和“波纹(dB)”(默认值设置为0.10)。执行.控件新式一数值垂直指针滑动杆.操作，将垂直指针滑 动杆控件分别命名为“低通截止频率:fl”和“阶数”前者
6、的默认值为 20Hz,后者的默认值为5。执行“控件f新式f布尔f停止按钮”操作，放置一个“停止, 按钮控件。执行“控件f新式f图形f波形图”操作，放置3个波形图控 件，分别命名为“input signal”, “filtered signal” “滤波后fft频谱图” 提取正弦波实例的前面板设计完毕后如图2所示。图2提取正弦波实例的前面板2程序框图的编辑打开程序框图编辑窗口，相应的控件图标已经显示出来。其 操作路径为“窗口一显示程序框图”(2)放置 While循环、正弦波(Sine Pattem. vi),均匀白噪声(Unifomt White Noise. vi),切比雪夫滤波器(Cheby
7、shev filtered. vi), FFT,捆绑 (Bundle)，数组大小(Artay Size),复数至极坐标转换及倒数等节点图标。执行“函数编程结构While循环介操作，将所有节点拖入 While循环中，而且所有程序在While循环中进行。执行“函数一信号处理一信号生成一正弦信号”操作，如图 3所示，添加1个正弦信号的函数节点;执行“函数一信号处理一信号 生成一均匀白噪声”操作，如图4所示，添加1个“均匀白噪声”的函数节点，将它与正弦信号相加合成测试信号。其中，如图4所示,“均匀白噪声”函数节点可以产生幅值位于区间【-aa】的均匀分布 的伪随机波形，a表示幅值的绝对值，此处a=100
8、。最后，将“正弦波”和“均匀白噪声”函数节点与参数输入和滤波器部分连接起来。編程卜3I/O卜仪器I/O卜视觉与运动卜数学卜|信3*函数信input signalfiltered signal4信号处理|Lowpass 量| eeOJ B控制蹄与仿真Express附加工具包磁器用户库删 VI.逐点正弦信号NI_AALBase.lvlib:Sine Pattern.vi图3 “正弦信号”函数编程测星I/O仪器I/O视觉与运动数学站通信控制耐与仿真-t 信二input signalJ Express附加IB包用户库q : 國gq :画q :“q :Sq :“q :sHq : sQq : sQtq :
9、“1陵A Hq :症q :“ffiq :g :0 rq :poif；onq :q :U 1&占波形生咸均匀白噪声液形均匀白噪声N_AALBase.lvlib:Uniform White Noise.vi幅直, MjK.lLunr吓“寸I，惚:細,-均匀白噪声生成均匀分布的伪随机波形”直在-a: 勿之间。a昱幅值的绝对值。图4 “均匀白噪声”函数执行“函数f数学f数值f复数f复数至极坐标转换”操作， 添加“复数至极坐标转换”函数节点，用P (r,theta)表示极坐标系，其 中r为极径，theta为极角，r*eA (i*theta)为复数的极坐标形式，其图 标和输入/输出端子如图5所示。Comp
10、lex To Polarr* eAth eta)两 rtheta将复数分解为极坐标分星图5复数至极坐标转换”函数执行“函数f信号处理f滤波器f Chebyshev滤波器”操作， 如图1所示，添加一个“ChebyshevP滤波器”函数。在此次设计中， 用切比雪夫滤波器对均匀白噪声信号进行高通滤波，用于产生高频噪 声(f150Hz)。滤波器阶数为5,波纹为0.1dB。然后使用切比雪夫低 通滤波器对合成的信号进行处理，截止频率、阶数和波纹的设置可在 前面板中完成和更改.执行“函数f信号处理f变换fFFT”操作，如图6所示，添 加一个FFT函数节点。“FFT”函数节点是用来计算输入序列的傅里叶 变换。
11、注意在前面板的“滤波后fft频谱图”控件上，先将波形图的 横坐标范围更改为0100。然后右键单击控件，弹出如图7所示的快 捷菜单。在X标尺项中取消“自动调整X标尺”，这样就可以只显示 信号经FFT变换后的正频率信息了。弔固数晁*运动数学信的谢十与佑真烦谱图Express信号运算IS-tEP附力0_L具包谱分析IfflEffilE用户库畴VL”信WI/O 仪器I/O 丽nput signalFFTN _AALPro Ivli IxFFT.viX的？ fr= FE舷?hFHTX计算輸入朗X的快速陣立叶变闽FHQ”通过 将数据妙至X输心可诵定要便用的寧态实 例r也可手动晡宝例.图6 “FFT”函数“
12、捆绑数据到波形图”函数节点的用法：图8给出了捆绑数据 到波形图的示意图，其中“X0”表示波形显示的起始端。“故”表示 波形显示的步长，“数组”可以是一维的也可以是二维的。一维数组 用于显示单条曲线，二维数组用于显示多条曲线。这里要使用捆绑节点对输入波形图的数据进行组合。-ta固数测星I/O仪器I/O视觉与运动数学娠通信控制附与仿真ExpressIB J用户库数值文件I/O同步七簇、类与变低饌类与变体按名5饌、类与变休布尔定时圄形与声青字符串对话框与用“ mWii iHsiT?U彝VL,捆绑Bundle _| | 烽寫 元素n1将迫立元素组合为虞图8捆绑数据到波形示意图提取正弦波实例的程序框图设
13、计完毕后如图9所示.图9提取额正弦波的程序框图3运行程序在前面板上单击“运行”按钮，如图10所示，此时可在“input signal 控件中观察到频率为5Hz。含有噪声的正弦信号。合成信号经过滤波 后，在“filtered signal”中可观察到提取出来的正弦波经过FFT后在 频谱上正好对应5Hz。改变“频率(Hz)”和“阶数”等输入控件 的值，观察3个波形图中的变化情况。单击中止执行按钮或者“停止”按钮，程序将停止运行。input signal时间采样頻率(Hz)停止幅值停止filtered signal时间瀛頤fft频谱罔图10提取正弦波运行结果图四、心得体会在此次课程设计之前，对于LabVIEW这个软件我确实不怎么熟 悉。仅仅是上课跟着老师和同学做一做书本上的例子，觉得这门课非 常
