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智能化模块——数字滤波器网络虚拟样机的设计 钱凌影刘君华 师哲峰 西安交通大学电气学院710049 摘要：数字滤波作为一种重要的消噪技术，是实现传感器智能化功能的重要手段。本文以巴特沃斯 字滤波器虚拟样机。接入Intemet的客户可以操作此虚拟样机，用它作为设计滤波器的工具。使用此样 机可以产生被测信号，并对其进行滤波，不断调节滤波器参数，同时用样机的频谱分析功能检验滤波效 果，直至满足滤波要求，最终得到的滤波器参数可以移植到其他智能传感器系统中。 Intemet 关键词：数字滤波器虚拟样机LabVIEW 1．引言 传感器获取的信号中常夹杂着各种干扰信号，智能传感器系统不仅可以获取信息还能处理信息。如果信 号与干扰信号的频谱不重合，则可以使用滤波这种智能化功能来准确提取有用信号。稳定性、重复性好，调 整方便灵活的数字滤波器，可以提高传感器性能，是实现传感器智能化的重要方法。…在虚拟仪器技术平台 上，可以设计各种数字滤波器，再结合信号产生和频谱分析技术设计出的数字滤波器虚拟样机，可以设置滤 样机的网络化发布。客户端利用Internet连接，不需要特殊设置和安装，就可以对数字滤波器虚拟样机进 行操作。 2．数字滤波器虚拟样机的系统原理 网络虚拟样机一般由三个部分组成：服务器端虚拟样机，网络通信模块和客户端应用程序模块。服务器 端模块负责收集控制信息、控制虚拟样机和发布虚拟样机运行结果；网络通信模块基于一定的网络通信协议， 在服务器端和客户端间负责交换数据：客户端应用程序一般用于与远端客户进行人机对话，响应远端客户的 图l 网络数字滤波器虚拟样机结构框图 构框图如图1所示。 3．数字滤波器虚拟样机的设计与实现 LabVlEW开发环境内有大量的数字滤波VI和数字滤波器开发工具。在其Signal 了SignalGeneration(信号产生)、Filters(滤波器)和FrequencyDomain(频域)等子模板，本系统分别用这些模 650 板先产生被测信号，然后对被测信号进行数字滤波，最后对滤波效果进行频谱分析和检验。 被测信号南有用信号加上干扰信号构成。本系统用正弦信号作为有用信号，使用不同频率的正弦信号和 自噪声信号作为干扰信号。各信号的参数可以设定。 LabVIEW包括一些典型滤波器如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器和贝塞尔滤波器等， 本系统使用巴特沃斯滤波器。此滤波器的参数包括：滤波器类型(低通、高通、带通和带阻)、滤波器的阶次、 高截止频率和低截止频率，修改参数可以得到不同的滤波效果。 对滤波前后的信号作频谱分析，检验滤波器的滤波效果。对信号采用FFr变换，得到信号的频谱图。 如图2所示，有用信号为2V 被滤掉了，滤波前后的波形效果图同样显示干扰信号已经被滤掉。滤波器的幅频特性图上显示的正是与设置 相符的带通滤波器。滤波器参数可以移植到其他智能传感器系统的中，用来对与本例相似的被测信号进行滤 波。 图2 巴特沃斯数字滤波器虚拟样机 4．数字滤波器的网络发布 工作效率。 网络发布分为两个部分：配置本地服务器和客户端运行程序的发布。在LabVIEW平台下，本地服务器 的配置就是定义LabVIEW的Web Server属性，使本地计算机成为一台可响应远程用户操作，提供本地VI 的响应数据的服务器。利用LabVIEW内嵌的Web Publishing 生客户端的运行程序。由于本系统是基于B／S模式开发的，客户端的工作相当简单。只需要连接Interact， 打开浏览器，输入服务器Ⅵ产生的HTML文件的网址后，便可在客户端运行服务器发布的Ⅵ，操作方法 和本地Ⅵ的相同。 5．结论 将LabVIEW应用于数字滤波器虚拟样机的开发，大大简化了设计实现过程，并丰富了样机功能，不仅有 络通信技术开发基于Intemet的虚拟样机，可以使虚拟样机的使用不再受时间空间的限制，提高效率，共享资 源【31。该系统也可作为新型的远程教育实验平台，基于此平台可以开发各种网络实验虚拟样机。但是该系统