基于LabVIEW的濾波器設(shè)計（實訓(xùn)項目單）

1、深 圳 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院Shenzhen Polytechnic實 訓(xùn)（驗）項 目 單Training Item 項目名稱基于LABVIEW的濾波器設(shè)計課程名稱CourseLabVIEW培訓(xùn)教 材Textbook目的Objective1. 了解butterworth濾波器的原理；2觀測所使用的butterworth濾波器的性能。一、 實現(xiàn)功能：基于LABVIEW的濾波器設(shè)計二實驗器材1計算機 一臺2. LABVIEW2013軟件 一套3. 測試連接線 若干4. USB連接線 一條5信號源 一臺6. 虛擬示波器口袋板 一塊三. 實驗原理 巴特沃斯濾波器的特點是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最大限度

2、平坦，沒有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零。在振幅的對數(shù)與角頻率的波特圖上,從某一邊界角頻率開始,振幅隨著角頻率的增加而逐步減少,趨向負(fù)無窮大。該控件位于“函數(shù)信號處理濾波器”中，如圖8-1所示。圖8-1 Butterworth濾波器控件先解釋幾個參數(shù)：高截止頻率：fh是高截止頻率。默認(rèn)值為0.45。如濾波器類型為0（lowpass）或1（highpass），VI將忽略該參數(shù)。濾波器類型為2 (Bandpass)或3 (Bandstop)時，高截止頻率： fh必須大于低截止頻率：fl并且滿足奈奎斯特準(zhǔn)則。奈奎斯特準(zhǔn)則(Nyquist criterion): f1< 1/2fs，其中f1為截

3、止頻率，fs為采樣頻率。低截止頻率：fl是低截止頻率并且必須滿足Nyquist準(zhǔn)則。默認(rèn)值為0.125。 如低截止頻率：fl小于0或大于采樣頻率的一半，VI將把濾波后X設(shè)置為空數(shù)組并返回錯誤。濾波器類型為2 (Bandpass) 或3 (Bandstop)時，低截止頻率：fl必須小于高截止頻率：fh。高截止頻率:fh和低截止頻率:fl必須符合下列條件：0 < f1 < f2 < 0.5fs，其中f1為低截止頻率:fl，f2為高截止頻率:fh，fs為采樣頻率:fs。階數(shù)：階數(shù)指定濾波器的階數(shù)并且必須大于0。默認(rèn)值為2。 如階數(shù)小于等于0，VI將把濾波后X設(shè)置為空數(shù)組并返回錯誤。

4、采樣頻率：fs是采樣頻率并且必須大于0。默認(rèn)值為1.0。 如采樣頻率：fs小于等于0，VI將把濾波后X設(shè)置為空數(shù)組并返回錯誤。另外再說明一下。調(diào)用Butterworth系數(shù)VI后，Butterworth濾波器VI將調(diào)用IIR級聯(lián)濾波器VI，獲取一個Butterworth濾波后X序列。四. 實驗步驟（一）程序設(shè)計 1. 在程序框圖中，單擊右鍵，按照路徑“函數(shù)信號處理濾波器butterworth濾波器”，單擊左鍵，將拖到程序面板上，然后分別對其濾波類型，高截止，低截止頻率，采樣數(shù)，階數(shù)等各端口進(jìn)行設(shè)置，濾波器類型包括低通濾波器（即在所設(shè)定頻率以下的頻率可以通過）、高通濾波器（即在所設(shè)定頻率以上的頻

5、率可以通過）、帶通濾波器（即在所設(shè)定頻率范圍以內(nèi)的頻率可以通過），高截止和低截止則是針對不同濾波器類型所需要進(jìn)行頻率截止的設(shè)置檔位，采樣數(shù)指的是該濾波器對輸入信號的采樣頻率，階數(shù)是指在濾波器的傳遞函數(shù)中有幾個極點.階數(shù)同時也決定了轉(zhuǎn)折區(qū)的下降速度，一般每增加一階(一個極點)，就會增加-20dB Dec(-20dB每十倍頻程)； 2. 在前面板上，單擊鼠標(biāo)右鍵，按照路徑“控件新式波形圖”，單擊鼠標(biāo)左鍵將兩個波形圖拖到前面板上，分別命名為采集到的波形和濾波后的波形； 3. 在程序框圖面板上，單擊鼠標(biāo)右鍵，按照路徑“函數(shù)選擇VI”，然后在正確的文件目錄下找到“USB串口打開子VI” ，將其拖到程序面

6、板上，同理，按同樣步驟，將“采集信號子VI” 也拖到程序面板上； 4在程序框圖面板上，單擊鼠標(biāo)右鍵，按照路徑“函數(shù)編程結(jié)構(gòu)while循環(huán)”，將循環(huán)框拖到程序面板上，其中左下角的和分別表示循環(huán)的次數(shù)和退出循環(huán)的條件。右擊，從彈出的菜單中選擇“創(chuàng)建輸入控件”。用鼠標(biāo)在邊框?qū)⑵淅蟮胶线m尺寸，然后將上述的“采集信號”，“波形圖”，“butterworth濾波器”等節(jié)點拖到while循環(huán)框內(nèi)，并將butterworth濾波器的輸出端口和濾波后的波形的輸入端口相連，將采集到的波形和“采集信號子VI”的輸出端口相連，將“采集信號子VI”的輸出端口和butterworth濾波器的輸出端口相連，將“USB串口打開子VI ”和循環(huán)框相連，右擊框內(nèi)右下角的循環(huán)條件端口，選擇“創(chuàng)建輸入控件”對其進(jìn)行控制; 5在程序框圖面板上，單擊鼠標(biāo)右鍵，按照路徑“函數(shù)編程定時等待”，將定時器拖到程序框圖中來，單擊鼠標(biāo)右鍵，創(chuàng)建常量，雙擊常量可對其進(jìn)行修改； 6 至此，一個完整的濾波過程就設(shè)計完成了。其程序框圖如圖8-2所示。前面板如圖8-3所示。圖8-2 濾波器實驗程序框圖圖8-3 濾波器實驗前面板（二）測試步驟1. 將虛擬示波器口袋板和計算機用USB線連接起來；2. 用Q9連接線將信號源的信號接到虛擬示波器口袋板上P04端口旁邊的CH通道上；3. 對濾波器參數(shù)進(jìn)行