1、 PAGE21 / NUMPAGES22目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc201226384摘要 PAGEREF _Toc201226384 h 1HYPERLINK l _Toc201226386緒論2HYPERLINK l _Toc201226404濾波器的總體設(shè)計方案2HYPERLINK l _Toc201226405濾波器的各個模塊的設(shè)計3HYPERLINK l _Toc201226406信號發(fā)生模塊3HYPERLINK l _Toc201226407濾波去噪模塊5HYPERLINK l _Toc201226408頻域分析模塊12HYPERLINK

2、 l _Toc201226409多功能濾波器的仿真17HYPERLINK l _Toc201226410參考文獻22HYPERLINK l _Toc201226411心得體會22摘 要目前，在電子測量和自動化控制領(lǐng)域，虛擬儀器技術(shù)取得了巨大的發(fā)展。虛擬儀器是一種功能意義上的測量和控制儀器，是具有儀器功能的軟件、硬件的組合，從而實現(xiàn)各種傳統(tǒng)儀器的功能。本文敘述了虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW的特點，并給出了軟件設(shè)計方案。開發(fā)了基于LabVIEW的多功能濾波器，重點講述了各個功能模塊的軟件設(shè)計，并利用該濾波器對模擬信號進行了濾波和頻譜分析，結(jié)果較為滿意。在開發(fā)虛擬儀器的同時，掌握了LabVIEW編

3、程語言，對虛擬儀器的構(gòu)成、實現(xiàn)手段和開發(fā)方法有了一定的認(rèn)識。該系統(tǒng)操作簡單，界面友好，功能多，并有很好的濾波、分析精度等優(yōu)點。關(guān)鍵字：虛擬儀器 ；LabVIEW ；濾波器 ；頻率1 緒論 LabVIEW是一種基于“圖形”方式的集成化程序開發(fā)環(huán)境，是目前國際上唯一的編譯型圖形化編程語言，LabVIEW開發(fā)環(huán)境具有一系列優(yōu)點，從流程圖式的編程，不需要預(yù)先編譯就存在語法檢測和調(diào)試過程使用的數(shù)據(jù)指針，到其豐富的函數(shù)、數(shù)值、信號處理和設(shè)備驅(qū)動等功能，應(yīng)用LabVIEW進行濾波器設(shè)計，效率高，操作簡單，并能對誤差精度進行實時調(diào)整，把傳統(tǒng)儀器利用LabVIEW用軟件的方法來實現(xiàn)，開發(fā)周期短，易于維護和升級，

4、可以設(shè)計出傳統(tǒng)儀器所不能比擬的虛擬儀器，“軟件就是儀器”這就是虛擬儀器技術(shù)的精髓。虛擬儀器已經(jīng)為越來越多的人所使用和接受，因為虛擬儀器系統(tǒng)更快速簡捷和方便，也可以節(jié)省硬件資源。通過虛擬濾波器設(shè)計，可對虛擬儀器有更深的理解和領(lǐng)悟，也為以后進行更進一步的研究提供了基礎(chǔ)。我的設(shè)計題目是基于LabVIEW的多功能濾波器設(shè)計。我們平時所要設(shè)計的數(shù)字濾波器，階數(shù)和類型并不一定是完全給定的，很多時候都是要根據(jù)設(shè)計要求和濾波效果不斷的調(diào)整，以達到設(shè)計的最優(yōu)化。在這種情況下，濾波器的設(shè)計就要進行大量復(fù)雜的運算，單純的靠公式計算很難在短時間完成設(shè)計。這次利用LabVIEW設(shè)計的濾波器則不需要再靠公式計算，只要通過

5、在前面板通過下拉菜單進行調(diào)解就可以設(shè)計出最優(yōu)化的濾波器了。了解LabVIEW編程所需的基礎(chǔ)知識，學(xué)習(xí)LabVIEW的基本使用方法，復(fù)習(xí)數(shù)字信號處理的所學(xué)知識，運用LabVIEW設(shè)計一個虛擬的數(shù)字濾波器，使其能產(chǎn)生基本的帶有噪聲的模擬信號，或是能通過數(shù)據(jù)采集卡采集信號輸入到微機里，并能使用戶通過在前面板調(diào)節(jié)按鈕，變換參數(shù)產(chǎn)生想要的濾波器，來對所產(chǎn)生的信號或從外界輸入的信號進行濾波，并能對信號進行頻域分析。然后通過顯示面板來顯示濾波前后的信號與頻域分析的信號。濾波器的總體設(shè)計方案我設(shè)計的題目是基于LabVIEW的多功能濾波器設(shè)計。如圖9為總體設(shè)計方案的示意圖。圖9 總體設(shè)計示意圖通過軟件LabVI

6、EW設(shè)計一個虛擬的數(shù)字濾波器，使其能產(chǎn)生基本的帶有噪聲的模擬信號，或是能通過數(shù)據(jù)采集卡采集信號輸入到微機里，并能使用戶通過在前面板調(diào)節(jié)按鈕，變換參數(shù)產(chǎn)生想要的濾波器，來對所產(chǎn)生的信號或從外界輸入的信號進行數(shù)字濾波，這里的濾波器可以根據(jù)用戶的需要進行選擇，可以找出最適合的濾波器。我設(shè)計的濾波器包括FIR濾波器，IIR濾波器以與小波去噪。其中這三大類濾波器分別有一些參數(shù)可調(diào)，例如IIR濾波器濾波的窗函數(shù)。進行完濾波后還能對信號進行各種頻譜分析。然后通過顯示面板來顯示濾波前后的信號與頻譜分析的信號。 濾波器的各個模塊的設(shè)計我設(shè)計的濾波器的模塊有信號發(fā)生模塊，濾波模塊，以與頻譜分析模塊。信號發(fā)生模塊信

7、號發(fā)生模塊是信號有兩種，一種是通過基本函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生基本波形，包括正弦波、方波、三角波、鋸齒波四種；一種是用戶通過編寫公式來產(chǎn)生想要的波形。然后分別疊加噪聲信號，以此來模擬現(xiàn)實中的信號。其中噪聲的類型有均勻白噪聲、高斯噪聲、周期性隨機噪聲、泊松噪聲。噪聲的幅值也可以調(diào)節(jié)。如圖10是信號發(fā)生模塊流程圖。圖10 信號發(fā)生模塊流程圖 其中需要注意的是采樣頻率的選擇，不然的話會出錯，系統(tǒng)不能運行。根據(jù)奈圭斯特采樣定理，采樣頻率應(yīng)大于或至少等于信號截止頻率的2倍，以保證數(shù)字化后的信號數(shù)據(jù)不丟失原信號的特性。但是奈圭斯特采樣定理假設(shè)有一個理想的低通濾波器來恢復(fù)信號，并且被采樣的信號的頻帶圍有限，這些條件在

8、實際使用中是很難實現(xiàn)的，所以它只在理論上成立。對同一信號以不同的采樣率采集得到的結(jié)果是不同的，顯然采樣頻率越高，采集信號越接近真實信號，但是高采樣頻率意味著對存儲空間和存的更高要求，工程上用到的采樣頻率常常是信號最高頻率的510倍。如圖11所示為信號發(fā)生模塊流程圖對應(yīng)的前面板。圖11 輸入信號參數(shù)選板 濾波去噪模塊圖12 濾波去噪模塊流程圖圖13 濾波參數(shù)選板濾波去噪模塊的流程圖如圖12所示，信號的濾波去噪就是通過這個模塊來實現(xiàn)的。圖13為濾波參數(shù)選板，第一個布爾控件是來選擇是否要進行濾波，當(dāng)指示燈亮?xí)r就進行濾波了。布爾控件下面的叫做菜單下拉列表，是用來選擇濾波器的類型的。再往下的三個框分別是

9、IIR濾波器規(guī)，F(xiàn)IR濾波器規(guī)，小波去噪規(guī)，通過調(diào)節(jié)文本下拉列表可以搭配出最好的濾波器。其中有三點需要說明一下，一是Case結(jié)構(gòu)，二是LabVIEW調(diào)用Matlab函數(shù)。三是小波去噪的相關(guān)容。(1)Case結(jié)構(gòu)是執(zhí)行條件語句的一種方法。這類似于常規(guī)的文本編程語言中常見的ifThenElse語句。從“函數(shù)”選項板的“控制過程執(zhí)行”子選項板中選擇Case結(jié)構(gòu)并將其放置在框圖上，并使其邊框包圍所希望的對象；也可以先將Case結(jié)構(gòu)放置在框圖上，然后再根據(jù)需要調(diào)整其大小并將對象拖拽到結(jié)構(gòu)部12。Case結(jié)構(gòu)可有多個子框圖，這些子框圖就像一疊卡片，一次只能看到一。在Case結(jié)構(gòu)邊框的頂部使子框圖標(biāo)識符。子

10、框圖標(biāo)識符可以是數(shù)字，布爾，字符串或枚舉型控件。在枚舉型控件就是無符號字節(jié)、無符號字或無符號長整型，如圖14、圖15所示。可將選擇器器端子放在Case結(jié)構(gòu)左邊框上的任何地方。選擇器標(biāo)簽自動調(diào)整為輸入的數(shù)據(jù)類型。例如，如果選擇器連接的值從枚舉型改變到布爾型，那么對應(yīng)的0和1分支將分別改變成FALSE和TRUE。需要注意的一點是如果選擇器也值與連接到選擇器端子對象的類型不同，那么選擇器值以紅色顯示，并且置VI于中斷狀態(tài)。隧道是結(jié)構(gòu)上的數(shù)據(jù)出入口。可將Case結(jié)構(gòu)外的端子連接到結(jié)構(gòu)的端子。連接后，結(jié)構(gòu)的邊框上將出現(xiàn)矩形框表示隧道,見圖12。也可通過將外部端子連接到結(jié)構(gòu)邊框來創(chuàng)建隧道，然后再進一步將端

11、子連接到部端子。隧道也可在其他結(jié)構(gòu)中找到，例如順序結(jié)構(gòu)，While循環(huán)和For循環(huán)。所有分支都能使用輸入隧道的所有數(shù)據(jù)。圖14 布爾型Case結(jié)構(gòu)圖15 多幀數(shù)字Case結(jié)構(gòu)如圖12所示，在濾波去噪模塊中，用到了三個Case結(jié)構(gòu)。最外圍的是一個布爾型的，通過它來選擇是否進行濾波；中間的那個Case結(jié)構(gòu)是一個枚舉型的，通過它來選擇濾波器的類型；最里面的那個Case結(jié)構(gòu)也是枚舉型的，當(dāng)濾波器是小波濾波器時，通過這個Case可以選擇不同的小波基來進行濾波。(2)LabVIEW調(diào)用Matlab函數(shù),會用到Matlab toolbox或采用Matlab script這時需要安裝Matlab,不可以脫離M

12、atlab環(huán)境。Matlab是科學(xué)和工程可視化計算領(lǐng)域廣泛流行的交互式編程環(huán)境。如果涉與到比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，則可以調(diào)用Matlab的腳本文件來實現(xiàn)。Labview調(diào)用Matlab的功能是通過Matlab節(jié)點來實現(xiàn)的。可以從“函數(shù)”選項板的“數(shù)學(xué)”“腳本與公式”“腳本節(jié)點”來訪問Matlab腳本節(jié)點。如圖16所示為Matlab節(jié)點流程圖。圖16 Matlab節(jié)點流程圖向Matlab節(jié)點輸入Matlab文件的方法有兩種：一種是直接在框圖寫入文件代碼，另一種是在Matlab節(jié)點的邊框上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“導(dǎo)入”命令選項，在彈出的對話框中輸入Matlab腳本文件即可。Matlab腳

13、本節(jié)點把流程圖涉與的變量分為兩大類：輸入變量和輸出變量。顧名思義，輸入變量是指需要用戶定義的變量；輸出變量包括公式節(jié)點傳遞給其他節(jié)點的變量。創(chuàng)建變量的方法很簡單，在公式節(jié)點的流程圖上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“添加輸入”命令或者“添加輸出”命令即可。輸入變量的邊沿是細線，輸出變量的邊沿是粗線，它們的分布位置可以是公式節(jié)點邊框上的任意位置，如圖16所示。在Matlab中，用戶一般不用指定數(shù)據(jù)類型，所有輸入變量會有缺省的類型，而在LabVIEW里面，Matlab節(jié)點并不能夠判斷數(shù)據(jù)類型，因此用戶必須要為每個數(shù)據(jù)變量指定一個類型。給Matlab節(jié)點變量定義類型的方法是：在變量上面單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜

14、單中選擇“選擇數(shù)據(jù)類型”命令選項，就會出現(xiàn)Matlab中的各種數(shù)據(jù)類型名稱，然后按照事先在Matlab中定義的類型給每個變量選擇合適的數(shù)據(jù)類型，則系統(tǒng)就會把變量變成相應(yīng)的LabVIEW的類型12。如圖12所示，當(dāng)在第二層的Case結(jié)構(gòu)中選擇小波去噪時，此時就用到了Matlab腳本節(jié)點，這里采用了第一種向Matlab節(jié)點輸入Matlab文件的方法，即直接在框圖寫入文件代碼。這里調(diào)用了小波分析工具箱函數(shù)wden，它的功能是用小波進行一維信號的自動消噪。這里的小波基我列舉了6種供選擇，所以使用了6個Matlab腳本節(jié)點，在圖12中只能看到一個，在Case結(jié)構(gòu)的每一幀中有一個。在公式節(jié)點的流程圖上單擊

15、鼠標(biāo)右鍵添加輸入s和n,同理添加輸出xd,下表為它們的控件類型、數(shù)據(jù)類型和功能。最需要注意的就是數(shù)據(jù)類型，如果數(shù)據(jù)類型不對，會出現(xiàn)錯誤，“運行”的箭頭是斷開的，雙擊斷開的箭頭會彈出錯誤提示，可以按錯誤提示來改正，才能運行。表1 Matlab腳本節(jié)點的輸入，輸出名稱控件類型數(shù)據(jù)類型功能輸入波形(s)1D Array of Real輸入波形輸出波形(xd)Waveform Graph1D Array of Real輸出波形分解層數(shù)(n)Digital ControlReal顯示小波去噪的分解層數(shù)基小波選擇Menu Ring顯示小波消噪使用的基小波 （3）小波去噪的相關(guān)知識。小波分析屬于時頻分析的一

16、種。傳統(tǒng)的信號分析時建立在傅立葉變換的基礎(chǔ)之上的，由于傅立葉分析使用的是一種全局的變換，要么完全在時域，要么完全在頻域，因此無法表述信號的時頻局域性質(zhì)，而這種性質(zhì)恰恰是非平穩(wěn)信號最根本和最關(guān)鍵的性質(zhì)。與標(biāo)準(zhǔn)傅立葉變換相比，小波分析中所用到的小波函數(shù)具有不唯一性，即小波函數(shù)具有多樣性19。但小波分析在工程應(yīng)用中，一個十分重要的問題是最優(yōu)小波基的選擇問題，這是因為用不同的小波基分析同一個問題會產(chǎn)生不同的結(jié)果。常用的小波函數(shù)介紹：Daubechies(dbN)函數(shù)的小波函數(shù)和尺度函數(shù)的有效長度為2N-1,小波函數(shù)消失矩階數(shù)為N。dbN大多數(shù)不具有對稱性；對于有些小波函數(shù)，不對稱性是非常明顯的。正則性

17、隨著序號N的增加而增加。該函數(shù)具有正交性。Daubechies系中的小波基記為dbN,N為序號，且1，2，10。coiflet(coifN)函數(shù)也是由Daubechies構(gòu)造的一個小波函數(shù)，它具有coifN(1,2,3,4,5)這一系列。Coiflet具有比dbN更好的對稱性。從支撐長度的角度看，coifN具有和db3N與sym3N一樣的長度；從消失矩的數(shù)目來看，coifN具有和db2N與sym2N一樣的消失矩數(shù)目。Symlets(symN)小波系是由Daubechies提出的近似對稱的小波函數(shù)，它是對db函數(shù)的一種改進。Symlets函數(shù)系常常表示為symN(N2，3，8)的形式。小波分析的

18、應(yīng)用很多，本設(shè)計中是用于信號消噪處理。運用小波分析進行一維信號消噪處理是小波分析的一個重要應(yīng)用之一，下面將其消噪的基本原理作一個簡要的說明。一個含噪聲的一維信號的模型可以表示成如下的形式：其中，f(i)為真實信號，e(i)為噪聲，s(i)為含噪聲的信號。 s(i)=f(i) +e(i),i=0,n-1 （12）在這里，我們以一個最簡單的噪聲模型加以說明，即認(rèn)為e(i)為高斯白噪聲，噪聲級為1。在實際的工程中，有用信號通常表現(xiàn)為低頻信號或是一些比較平穩(wěn)的信號，而噪聲信號則通常表現(xiàn)為高頻信號。所以消噪過程可以按如下方法進行處理：首先對信號進行小波分解（如進行三層分解，分解過程如圖17所示），則噪聲

19、部分通常包含在cD1, cD2, cD3中，因而，可以以門限閾值等形式對小波系數(shù)進行處理，然后對信號進行重構(gòu)即可以大道消噪的目的。對信號s(i)消噪的目的就是要抑制信號中的噪聲部分，從而在s(i)中恢復(fù)出真實信號f(i)。圖17 小波三層分解圖一般來說，一維信號的消噪過程可以分為三個步驟進行：（1）一維信號的小波分解。選擇一個小波并確定一個小波分解的層數(shù)N，然后對信號s進行N層小波分解。（2）小波分解高頻系數(shù)的閾值量化。對第1到第N層的每一層高頻系數(shù)，選擇一個閾值進行軟閾值量化處理。（3）一維小波的重構(gòu)。根據(jù)小波分解的第N層的低頻系數(shù)和經(jīng)過量化處理后的第1層到第N層的高頻系數(shù)，進行一維信號的小

20、波重構(gòu)。在這三個步驟中，最關(guān)鍵的就是如何選擇閾值和如何進行閾值的量化，從某種程度上說，它直接關(guān)系到信號消噪的質(zhì)量。下面介紹一下函數(shù)wden。功能：用小波進行一維信號的自動消噪格式：（1）XD,CXD,LXD=wden(X,TPTR,SORH,SCAL,N,wname) （2）XD,CXD,LXD=wden(C,L,TPTR,SORH, SCAL,N,wname)說明：wden是一個利用小波對一維信號進行自動消噪的函數(shù)。其中，X為原始信號，TPTR為閾值選擇規(guī)則。TPTRrigrsure時，采用史坦的無偏似然估計原理。TPTRheursure時，是啟發(fā)式閾值選擇。TPTRsqtwolog時，是固

21、定閾值。TPTRminmaxi時，用于極大極小值原理進行閾值的選擇。SORH是軟閾值或硬閾值的選擇。SORHs時為軟閾值。SORHh時為硬閾值。SCAL定義所乘的閾值是否要重新調(diào)整：SCALone時，不用重新調(diào)整。SCALsln時，根據(jù)第一層的系數(shù)進行一次噪聲層的估計來調(diào)整閾值。SCALmln時，在不同層估計噪聲層，以此來調(diào)整閾值。N為小波分解的層數(shù)。wname是一個指定的正交小波名，即基小波。XD為消噪后的信號，CXD,LXD為消噪后信號XD的小波分解結(jié)構(gòu)。本設(shè)計中調(diào)用的代碼如下所示，xd=wden(s,heursure,s, one,n,sym4)；其中xd為輸出，s為輸入，采用啟發(fā)式閾值

22、選擇，閾值不重新調(diào)整。可供選的基小波的類型有：sym1,sym4,sym8,coif5,db1,db4這六種。頻域分析模塊在頻域，每個數(shù)字信號都有典型的特征。比如正弦波僅含有單一頻率，而白噪聲包含所有頻率分量。信號的平穩(wěn)變化源于它的低頻分量，陡峭邊緣和急劇變化則源于它的高頻分量。信號的頻譜詳細描述了信號所包含的頻率分量。信號的頻譜有兩部分，即幅度頻譜和相位頻譜。幅度頻譜與每一頻率分量的大小或幅度有關(guān)，相位頻譜反映了不同頻率分量之間的相位關(guān)系。信號的頻域描述是以頻率為橫坐標(biāo)變量來描述幅值，相位的變化規(guī)律的。信號的頻域分析或者說是頻率分析，是研究信號的頻率結(jié)構(gòu)，即求取分量的幅值，相位按頻率的分布規(guī)

23、律，并建立以頻率為橫軸的各種譜。信號的頻域分析在信號處理領(lǐng)域中占有相當(dāng)重要的地位。將信號變換到頻域中以后，許多包含其中的有用信息就會凸顯出來，知道信號的頻率成分和幅度有時比僅知道某個時間采樣的幅度更有意義。圖18 頻域分析模塊流程圖圖19 頻域分析模塊前面板如圖18所示，為信號的頻域分析模塊流程圖，這里的是輸出信號的頻域分析，輸入的和輸出的頻域分析模塊是一樣的，這里不再列出。這里的分析有三種，分別是：信號的功率譜分析，信號的自功率譜分析，快速傅立葉變換頻譜。如圖19所示為信號的頻域分析模塊的前面板。通過菜單下拉列表可以選擇以上三種頻域分析方法，通過文本下拉列表可以選擇加不同的窗函數(shù)。窗函數(shù)的主

24、要作用是對截斷處的不連續(xù)變化信號進行平滑處理，以此來減少頻譜泄漏。窗函數(shù)作用于信號的過程可以用下面的式子表示：Y(t)=X(t)N(t) (13)其中：Y(t)為加窗后的信號，X(t)為加窗前的信號，N(t)為窗函數(shù)。 在實際測量中，采樣長度總是有限的。采樣信號只是所測的連續(xù)信號的截斷，這將不可避免的引起譜泄漏，造成計算機所得的頻譜與實際信號的頻譜不一致。減小譜泄漏的一種方法是無限延長采樣周期，這樣FFT就能計算出正確的頻譜，但在實際中這是無法做到的。另外一種方法是使用合適的窗函數(shù)進行加窗處理。對采樣信號加窗，可以較小截斷信號的轉(zhuǎn)折沿，從而減小譜泄漏，在這個意義上，平滑窗相當(dāng)于窄帶低通濾波器。

25、譜泄漏的能量取決于突變的幅值，突變幅值越大，譜泄漏就越多。加窗處理過程是對采樣信號乘以一個幅值變化很平滑且邊緣趨近于零的有限長度的窗函數(shù)來減少邊緣處的突變，從而抑制頻譜上的泄漏。為了獲取較好的頻譜分析精度，總是希望窗函數(shù)頻譜的旁瓣幅值小而主瓣寬度窄。因為旁瓣小可以減小泄漏誤差，而主瓣窄可以提高頻率分辨率。因此泄漏的降低是以分辨率的下降為代價的。換句話說，頻譜分析精度和分辨率兩個指標(biāo)是相互矛盾的，不能要求兩個指標(biāo)同時都好，而需要根據(jù)信號分析的不同要求來選擇合適的窗。通常，窗的選擇可以考慮如下方式：對于持續(xù)時間較短的信號進行分析時，可以選擇矩形窗，并使整個信號都包括在窗，這時，因兩端截斷出信號為零

26、，也就沒有泄漏發(fā)生；對于包含周期信號在的無限長信號，可以采用漢明窗，窗或余弦矩形窗平滑，以減少泄漏誤差；如果信號分析的目的主要是準(zhǔn)確的確定頻譜中的尖峰頻率，如系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)自振頻率，此時最重要的指標(biāo)是頻率的分辨率，因而應(yīng)選用主瓣最窄的矩形窗。具體選用什么窗，要根據(jù)問題的需要和各種窗的特點而定。本論文中采用實數(shù)FFT VI進行頻譜分析，并在此之前對信號進行了加窗處理。下圖為實數(shù)FFT VI的流程圖。圖20 實數(shù)FFT VI的流程圖信號的功率譜分析反映了信號在頻率上的能量分布，突出信號頻譜的主頻率。這就是本次設(shè)計所涉與到的三個模塊的詳細介紹。把它們用線連接起來就是我所設(shè)計的多功能濾波器了。整個程序流程

27、圖如下錄2。 多功能濾波器的仿真本設(shè)計是對模擬信號來進行濾波仿真的，主要是為了驗證該程序設(shè)計的是否正確以與對各種濾波器的去噪效果進行比較。現(xiàn)在我們輸入一個模擬含有均勻白噪聲的正弦信號，信號的頻率為“5”，幅值為“10”，均勻白噪聲的幅值為“2”。信號的采樣頻率為“1000”，采樣數(shù)為“1000”。如圖21為輸入信號參數(shù)選板。輸入信號波形如圖22所示。圖21 濾波器參數(shù)設(shè)定圖22 輸入信號波形顯示下面我們采用不同的低通濾波器對該信號進行濾波去噪，看一下濾波效果如何。一是采用FIR濾波器，它的參數(shù)設(shè)定如圖21的FIR濾波器規(guī)所示,拓撲結(jié)構(gòu)是“windowed FIR”，類型是“l(fā)owpass”，最

28、低通帶是“12”，濾波效果如圖23所示。圖23 FIR濾波器的濾波效果圖二是采用IIR濾波器，它的參數(shù)設(shè)定如圖21所示，拓撲結(jié)構(gòu)“Butterworth”,類型是“l(fā)owpass”,階數(shù)是“7階”，低截止頻率是“8”，通帶波紋為“1”，濾波效果如圖24所示。圖24 IIR濾波器的濾波效果圖三是采用小波去噪，基小波選擇“db4”，層數(shù)選擇“7”濾波效果如圖25所示。圖25 小波去噪效果圖通過圖22、圖23、圖24、圖25進行比較，可以看出：FIR濾波器，IIR濾波器，小波去噪都可以達到很好的去噪效果。并且相比較而言，IIR濾波器和小波去噪的濾波相對來說要好一些。而且證明該設(shè)計正確。下面我們進行頻譜分析的仿真，輸入信號選擇“公式波形”，波形的公式為“cos(4*w*t)+sin(2*pi(1)*t)+sin(w*t)”，信號的頻率為“100”,采樣頻率為“1000”，采樣數(shù)為“1000”，噪聲為“高斯噪聲”，噪聲幅值為“1”。濾波參數(shù)面板中選擇“IIR濾波器”，拓撲結(jié)構(gòu)為“Chebyshev”,類型為“Highpass”, 階數(shù)為“11” ，低截止頻率為“110”，通帶波紋為“1”。頻域分析面板選“快速傅立葉變換頻譜”，選擇“Hamming”窗。如圖26所示，運行濾波器，觀看“輸入信號頻域分析”