基于LabVIEW的IIR_数字滤波器的设计.pdfVIP

. 智能化测控技术课程设计 第二章 基于 Labview 虚拟滤波器的设计 2.1 labview 简介 LabVIEW 是 NI （National INSTRUMENT ，美国国家仪器）公司推出的 一种基于 G 语言的虚拟仪器 （virtual INSTRUMENT ，VI ）开发工具。 LabVIEW 编程使用图形化语言，它是非计算机专业人员使用的工具，它为设计者提供了 一个便捷、轻松的设计环境，因此， LabVIEW 在世界范围内的众多领域如航 空、航天、通信、电力、汽车、化学等领域得到广泛应用。 LabVIEW 有两个基本窗口：前面板窗口和流程图窗口。编译环境下显示 两个窗口，前面板用于放置控制对象和显示对象，控制对象相当于常规仪器的 控制和调节按钮；前面板用于显示程序运行结果，相当于常规仪器的显示屏幕 或指针。流程图窗口用于编写和显示程序的图形源代码，它相当于语言编程中 一行行的语句，它由各种能完成一定功能的模块通过连线连接而成。当编写的 LabVIEW 程序调试无误后，可将程序编译成应用程序。此时，设计的虚拟仪 器可以脱离 LabVIEW 开发环境，用户只需通过前面板进行控制和观测。 2.2 基于 labview 的数字滤波器设计 数字滤波器的传统设计过程可归纳为以下三个步骤： (1)按照实际需要确定滤波器的性能要求。 .. . (2)用一个因果稳定的系统函数 ( 即传递函数 )去逼近这个性能要求。此函数 可以分为两类：即 IIR 传递函数和 FIR 传递函数。 (3)用一个有限精度的运算去实现这个传递函数。 FIR 滤波器设计实质是确定能满足要求的转移序列或脉冲响应的常数，设 计方法主要有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。目前， FIR 滤波 器设计没有封闭的设计公式。虽然窗函数法对窗口函数可给出计算公式，但计 算通带与阻带衰减仍无计算公式。 FIR 滤波器的设计只有计算程序可循，因此 对计算工具要求较高，不用计算机编程一般很难实现。 IIR 滤波器的设计源于模拟滤波器设计，它通过对低通滤波器进行模拟频 率变换得到。常用的 IIR 滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、切比雪 夫Ⅱ滤波器、椭圆滤波器和贝塞尔滤波器。目前， IIR 滤波器的设计可以借助模 拟滤波器的成果，有封闭形式的设计公式，对计算工具的要求不高。 IIR 滤波器的设计虽然简单，但脱离不了模拟滤波器的设计模式，主要用 于设计低通、高通、带通及带阻滤波器。而 FIR 滤波器的设计要灵活得多，尤 其是频率采样设计法更易适应各种幅度特性和相位特性的要求。 电力系统滤波器可以从电力信号中将所需频段的信号提取出来并将干扰信 号滤除或大大衰减。利用 LabVIEW 可以设计出满足电力系统需要的滤波器， 利用 LabVIEW 设计的 IIR 数字滤波器前面板，前面板上有参数设置、波形显 示两个区域。在参数设置区域有六个设置项：滤波器选择、滤波器类型、下截 止频率、上截止频率、采样频率、阶次、纹波、衰减；选择的滤波器不同时， 需要设置的项也不同。波形显示区域用于显示滤波前后的波形，在此区域可直 观地看出滤波效果。 .. . 利用 LabVIEW 实现的数字滤波，采用了图形语言编程，与采用文本语言 编程相比，能缩短 40% ～70% 的开发时间；与硬件仪器相比，又具有容易调整 滤波器类型、降低成本、滤波效果直观等优点。基于 LabVI