LabVIEW提取正弦波.doc

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1、.word可编辑.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.专业.专注..word可编辑.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）是信号处理中一类重要的估计问题。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，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

2、器子选板位于函数选板的“信号处理→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→信号处理→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.专业.专注..word可编辑.图1切比雪夫滤波器.专业.专注..word可编辑.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

3、比雪夫低通滤波，以滤除信号中的噪声分量，提取出基频频率的正弦信号。具体设计步骤如下所示。1、前面板的设计(I)创建新vi，命名为PMJ.vi.其操作路径为“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

4、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，分别命名为“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。.专业.专注..word可编辑.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→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

5、(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→信号处理→信号生成→正弦信号”操作，如图3.专业.专注..word可编辑.所示，添加1个正弦信号的函数节点;执行“函数→信号处理→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”函数节点可以产生幅值位于区间【-a~a

6、】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。图3“正弦信号”函数.专业.专注..word可编辑.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→信号处理→滤波器→Chebyshev滤波器”操作，如图1所示，添加一个“Chebyshe

7、vP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.专业.专注..word可编辑.（f>150Hz)。滤波器阶数为5,波纹为0.1dB。然后使用切比雪夫低通滤波器对合成的信号进行处理，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→信号处理→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为0~100。然后右键单击控件，弹出如图7所示的快捷菜