LabVIEW提取正弦波DOC.docx

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LabVIEW提取正弦波DOC

虚拟仪器课程设计

提取正弦波

姓名：

彭明键

学号：

202120210221

班级：

1221202

指导教师：

方江雄

提取正弦波

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）是信号处置中一类重要的估量问题。

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LabVIEW8.2虚拟平台，利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，和采纳一个切比雪夫低通滤波器，以滤除信号中的噪声分量，提掏出频率为5Hz的正弦信号。

2、程序框图要紧功能模块介绍

滤波器子选板位于函数选板的“信号处置→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置。

依照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，其挪用途径为“函数→信号处置→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

图1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通滤波，以滤除信号中的噪声分量，提掏出基几回率的正弦信号。

具体设计步骤如下所示。

一、前面板的设计

（I）创建新vi，命名为PMJ.vi.其操作途径为“文件→新建vi”。

（2）放置数值控件、布尔控件及图形控件。

·将数值输入控什别离命名为“频率（Hz）"（默许值设置为5）,“采样”（默许值设置为1024）,“幅道”（默许值设置为1.00）,“采样频率（Hz）”（默许值设置为1024）和“波纹（dB）”（默许值设置为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别离命名为“低通截止频率:

fl”和“阶数”，前者的默许值为20Hz，后者的默许值为5。

·执行“控件→新式→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，别离命名为“inputsignal”,“filteredsignal”“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。

其操作途径为“

窗口→显示程序框图”。

（2）放置While循环、正弦波（SinePattem.vi）,均匀白噪声（UnifomtWhiteNoise.vi）,切比雪夫滤波器（Chebyshevfiltered.vi）,FFT,捆绑（Bundle）,数组大小（ArtaySize）,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→信号处置→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→信号处置→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”函数节点能够产生幅值位于区间【-a~a】的均匀散布的伪随机波形，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份连接起来。

图3“正弦信号”函数

图4“均匀白噪声”函数

·执行“函数→数学→数值→复数→复数至极坐标转换”操作，添加“复数至极坐标转换”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*e^（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。

图5“复数至极坐标转换”函数

·执行“函数→信号处置→滤波器→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0.1dB。

然后利用切比雪夫低通滤波器对合成的信号进行处置，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→信号处置→变换→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成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”，如此就能够够只显示信号经FFT变换后的正频率信息了。

图6“FFT”函数

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用意，其中“x0”表示波形显示的起始端。

“故”表示波形显示的步长，“数组”

能够是一维的也能够是二维的。

一维数组用于显示单条曲线，二维数组用于显示多条曲线。

那个地址要利用捆绑节点对输入波形图的数据进行组合。

图8捆绑数据到波形示用意

提取正弦波实例的程序框图设计完毕后如图9所示.

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，现在可在“inputsignal"控件中观看到频率为5Hz。

含有噪声的正弦信号。

合成信号通过滤波后，在“filteredsignal”中可观看到提掏出来的正弦波通过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，观看3个波形图中的转变情形。

单击中止执行按钮或“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

在这次课程设计之前，

关于LabVIEW那个软件我确实不怎么熟悉。

仅仅是上课随着教师和同窗做一做书本上的例子，感觉这门课超级简单，混一混就过去了，课后也没有进行实践。

可是在完成这次课程设计的进程中我却碰到了许多的问题，例如：

有些器件找不到，参数可不能改，还有运行犯错了也不明白哪里错了等等。

因此在这次课程设计进程中吃到了一些苦头，花费了一些时刻，只是同时我也收成良多，感觉收成颇丰。

通过本次课程设计，加深了我对LabVIEW这项软件有了更深的熟悉和了解，增强了我对其的应用和把握，同时让我熟悉到了我自身的一些缺点。

懒惰、自大、马虎让我在这次课程设计中大吃苦头，明明并非难的一些东西却被我弄的很复杂、很乱。

以后我会更正这些缺点，戒骄戒躁、脚踏实地的去学习、工作。