LabVIEW提取正弦波

1、虚拟仪器课程设计提取正弦波姓名：彭明键学号：201220120221班级：指导老师：方江雄塡表提取正弦波从有限米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-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-信号处理-滤波器- 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A期邈渡黑娄里（fillertype）有4削迅0国认）WL M眾L $卿,X般鮒踰入信号耕JI屜佩sampling freq耐敲止解r fii thigh cutofffreq)肪敲啸札0網血或】俶剧时齡味为2啡和3儁 阳时必献玫哉止辭，瞞會耗斯特采样定律駆敢名称谊明抵戲止fl (low cohf

3、ffreq)逼示低載谕牝宓貓合紆馳採松锹默认值为U.阪如tftflt止颜靱0或占 灯釆脚郃 丰 做睢酬确号为空酬，井釧-啊儡滤酬艸为”帶 迦和(訓D戕銀大千低栽止孵tttti m (ripple CdB)妬辭内的我坟，必殂X于弘单fifidBi RUkA 01阶載(order)ffiSt于Q的憾玻辭阶帆KO2初iSitf连读冷Mi化；F)(in Meant)用耒控制内部畑的4MWtU认为FAL£E,此时内BWtiS为0肖为TRUE m, mview u使用kata用此丹点的事态实啊的竝终w部狀&afr柳始化.咖異要st a -t包含報小的块omAsasF?列，可smi ffa

4、lse.村i他融 ffiftOTRUEAltered X)牛成艶过垃放后的输出倍号数他戕(erruf)硕沖来自VI (W谡或粉伯息障户库f*l H4Mk口4辽154也輛HSL/Otupreiiinput fiignald| Z、I ¥羁N1.AAL 扫弧 I 训 b:Ch ebyshev Filter.vi|R弼器it耻雜他iwm：fl-癱絢一 繼一艇駅6畑仙至酬，生如:h沏旅犠鶴通加 荷或魂金可艇轴活璀粗”也可舌趣鍍酸图i切比雪夫滤波器11.19.3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

5、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、前面板的设计创建新vi，命名为PMJ.vi.其操作路径为“文件-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”，前者的默认值为 20Hz，后者的默认值为5。执行“控件-新式

6、-布尔-停止按钮” 操作，放置一个“停止，, 按钮控件。执行“控件-新式-图形-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。input signal时lH图2提取正弦波实例的前面板2程序框图的编辑(1) 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-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(Chebyshev fil

7、tered. 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-信号处理-信号生成-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-信号处理-信号生成均匀白噪声”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。最后，将

8、“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匚3471仆彳irrairslEkesheeiIee 育01_=-rrk0""HuiJJHtfewi: signjJ-h；蒂*-mo*3卜E5 *-：龍生BEll/OCiaSl/O疽翹互删二inpX signal 画*图3 “正弦信号”函数Eprew睡岂LkPHitTSflLL月户岸E刮诰i-与頤A睦睜号NLAALBanMibcSine RittenuiHi詞韵白肆HJ_AMBa hJv! ilrLJniform White Noise.vi|执行“函数T数学T数值T复数T复数至极坐标转换”操作， 添加“复数至

9、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。复数至彊坐标转换Complex To Polar)r * eA(rtheta)r theta捋臭数分解为极摆标分量"图5复数至极坐标转换”函数执行“函数t信号处理t滤波器t Chebyshe v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(f>150Hz)。滤波器阶数为5,波纹为O.ldB。然后使

10、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t信号处理t变换t FFT”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。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。?1脚iiiB'O9ftS与埶1詰1也1朋环甌J -2ITH去FFT(NI.AALProJvlitrFFT.vi)FFT就><

11、87;>FFTX外观显示抬式FFT图6 “ FFT ”函数廿樹鳩列址快唾偉丈權FFT通过 将蘇酸至腹人嗣确壬融冃的愆实 怏也可手斓睪实凤IMS |说信息|数帥走兰菟遁整転乓剝値壬K直症于頁工三网悟辅网相时闻（换）VIVI0、一反转圭刻度曲度忽略X招上的渡形盯1司标识說巨图7滤波后fft频谱图属性“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“ xO”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。B|訥与頤I10)-I

12、帕鼬回£ok可園跟園阴邂应踊翔nilEEEIT1 <Bundle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计完毕后如图9所示.input sigral裘瞬(Hz)SF診B>Highpa 第 f逾勲曲）|T 创 *M(Hi)L filtered signal I丄右:|jLapLowpass I-x爭It0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“ in put sig nal"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filtered signal逮液后Fft 砲囲图10提取正弦波运行结杲图四、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 常简单，混一混就过去了，课后也没有进行实践。但是在完成此次课 程设计的过程中我却遇到了许多的问题，例如：有些器件找不到，参 数不会改，还有运行出错了也