基于LabVIEW的滤波器设计（实训项目单）

1、深 圳 职 业 技 术 学 院Shenzhen Polytechnic实 训（验）项 目 单Training Item 项目名称基于LABVIEW的滤波器设计课程名称CourseLabVIEW培训教 材Textbook目的Objective1. 了解butterworth滤波器的原理；2观测所使用的butterworth滤波器的性能。一、 实现功能：基于LABVIEW的滤波器设计二实验器材1计算机 一台2. LABVIEW2013软件 一套3. 测试连接线 若干4. USB连接线 一条5信号源 一台6. 虚拟示波器口袋板 一块三. 实验原理 巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度

2、平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。在振幅的对数与角频率的波特图上,从某一边界角频率开始,振幅随着角频率的增加而逐步减少,趋向负无穷大。该控件位于“函数信号处理滤波器”中，如图8-1所示。图8-1 Butterworth滤波器控件先解释几个参数：高截止频率：fh是高截止频率。默认值为0.45。如滤波器类型为0（lowpass）或1（highpass），VI将忽略该参数。滤波器类型为2 (Bandpass)或3 (Bandstop)时，高截止频率： fh必须大于低截止频率：fl并且满足奈奎斯特准则。奈奎斯特准则(Nyquist criterion): f1< 1/2fs，其中f1为截

3、止频率，fs为采样频率。低截止频率：fl是低截止频率并且必须满足Nyquist准则。默认值为0.125。 如低截止频率：fl小于0或大于采样频率的一半，VI将把滤波后X设置为空数组并返回错误。滤波器类型为2 (Bandpass) 或3 (Bandstop)时，低截止频率：fl必须小于高截止频率：fh。高截止频率:fh和低截止频率:fl必须符合下列条件：0 < f1 < f2 < 0.5fs，其中f1为低截止频率:fl，f2为高截止频率:fh，fs为采样频率:fs。阶数：阶数指定滤波器的阶数并且必须大于0。默认值为2。 如阶数小于等于0，VI将把滤波后X设置为空数组并返回错误。

4、采样频率：fs是采样频率并且必须大于0。默认值为1.0。 如采样频率：fs小于等于0，VI将把滤波后X设置为空数组并返回错误。另外再说明一下。调用Butterworth系数VI后，Butterworth滤波器VI将调用IIR级联滤波器VI，获取一个Butterworth滤波后X序列。四. 实验步骤（一）程序设计 1. 在程序框图中，单击右键，按照路径“函数信号处理滤波器butterworth滤波器”，单击左键，将拖到程序面板上，然后分别对其滤波类型，高截止，低截止频率，采样数，阶数等各端口进行设置，滤波器类型包括低通滤波器（即在所设定频率以下的频率可以通过）、高通滤波器（即在所设定频率以上的频

5、率可以通过）、带通滤波器（即在所设定频率范围以内的频率可以通过），高截止和低截止则是针对不同滤波器类型所需要进行频率截止的设置档位，采样数指的是该滤波器对输入信号的采样频率，阶数是指在滤波器的传递函数中有几个极点.阶数同时也决定了转折区的下降速度，一般每增加一阶(一个极点)，就会增加-20dB Dec(-20dB每十倍频程)； 2. 在前面板上，单击鼠标右键，按照路径“控件新式波形图”，单击鼠标左键将两个波形图拖到前面板上，分别命名为采集到的波形和滤波后的波形； 3. 在程序框图面板上，单击鼠标右键，按照路径“函数选择VI”，然后在正确的文件目录下找到“USB串口打开子VI” ，将其拖到程序面

6、板上，同理，按同样步骤，将“采集信号子VI” 也拖到程序面板上； 4在程序框图面板上，单击鼠标右键，按照路径“函数编程结构while循环”，将循环框拖到程序面板上，其中左下角的和分别表示循环的次数和退出循环的条件。右击，从弹出的菜单中选择“创建输入控件”。用鼠标在边框将其拉大到合适尺寸，然后将上述的“采集信号”，“波形图”，“butterworth滤波器”等节点拖到while循环框内，并将butterworth滤波器的输出端口和滤波后的波形的输入端口相连，将采集到的波形和“采集信号子VI”的输出端口相连，将“采集信号子VI”的输出端口和butterworth滤波器的输出端口相连，将“USB串口打开子VI ”和循环框相连，右击框内右下角的循环条件端口，选择“创建输入控件”对其进行控制; 5在程序框图面板上，单击鼠标右键，按照路径“函数编程定时等待”，将定时器拖到程序框图中来，单击鼠标右键，创建常量，双击常量可对其进行修改； 6 至此，一个完整的滤波过程就设计完成了。其程序框图如图8-2所示。前面板如图8-3所示。图8-2 滤波器实验程序框图图8-3 滤波器实验前面板（二）测试步骤1. 将虚拟示波器口袋板和计算机用USB线连接起来；2. 用Q9连接线将信号源的信号接到虚拟示波器口袋板上P04端口旁边的CH通道上；3. 对滤波器参数进行