LabVIEW提取正弦波DOC

1、EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY虚拟仪器课程设计提取正弦波姓名彭明键学号 ：201220120221班级1221202指导老师：方江雄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。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

2、函数选板的“信号处理T滤波器”中，如图1所示。其中“ 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T信号处理T滤波器TChebyshev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/输出参数说明表塞数名ftfiller type)iFSSffismao-有儀町進；o 国认)na. 3 w, ujm. 4 狮siX骼翩的输入信殆sampling freq;fe)标果翩札必狱啟魁为10iS#止断粒 rti (high cutoff freq)我

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6、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T新式T布尔T停止按钮” 操作，放置一个“停止，,按钮控件。-执行“控件T新式T图形T波形图”操作，放置 3个波形图控件，分别命名为“ input signal”，fi

7、ltered 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(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7显示程序框图”。放置 While循环、正弦波(Sine Pattem. vi)均匀白噪声(UnifomtWhite Noise. vi),切比雪夫滤波器(Chebyshev 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

8、且所有程序在 While循环中进行。-执行“函数7信号处理7信号生成7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7信号处理7信号生成7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“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。-：e»W3tiWI btlflX05圖百 互斜 甸按计与克肖Eiprn:gs«+- k加NIAALBauJv1ib

9、:&ine 旳VLuftCamera難幅11副图3 “正弦信号”函数酣测邮仅副0殴觀Ml3 'ranihpLit signal:m Lj. *阿|* ：酹麻PHXiafiSS3唁53歸役1-与1頡E）（pr«iLn.月.7醉VLffri产- 回Ld =1ETT应SJ： = F包±J: -©sa r T 痛恆ifr3T=Ir砂p«pF -S宙rt»g*卜韵白霉NI.AALBaie.IvlibzUnifbrm White No血vi|乘住m种子-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“复数至极坐标转换”函数节点，

10、用P (r,theta)表示极坐标系，其中r为极径，theta为极角，r*e八(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。Complex To Polar）r * e（rtheta）i L theta捋曩数分會为极坐标分量"图5复数至极坐标转换”函数-执行“函数7信号处理7滤波器7 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(f>150Hz)。滤波器阶数为5,波纹为O.ldB。然后使用切比雪夫低 通滤波器对合成的信号进行处

11、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0-100。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。图6 “ FFT ”函数FFTNI_AALProJdib:FFT,vix =FTT駭FFTW外观显示梧武曲疾掠尺歸说明信息数帥走名你时间y裁礎站显示标尺茫数皮转1O0Ad孑厂慈字忘姿偏坯昼缩

12、战希数刻鹰样式与破色知度辅遊网格样式与顔色i.-e- II0_E- Ig I主网悟辅网惜廿茸揄鳩列J®<fe|S2HCFFT),邁过 翩趣触人嗣确定隔的愆实 创，也可手餾務粮.I蘇I 耶肖帮旬图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。'<m51类册10；孵16eai葩ExpreiB|B縫BW*卜圍；!鏗美鍛MC3堆牆

13、US EB讨Q4 S4 Q1.4 Ikg'S文件必mm鼬 efis 用户里»-傅卜龌删71 I尉一曙an3O1i禱1土匕Bundle讎竝旌會能,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.国01_pB>FiLowpaK p|Iinput sigrdi0iinlfikflred signalisssKEfftSiaa團-画0回致d町I页卜 _1匡rr0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。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