基于labview的iir 数字滤波器的设计.pdfVIP

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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

2.1labview简介

LabVIEW是NI〔NationalINSTRUMENT，美国国家仪器〕公司推出的一种

基于G语言的虚拟仪器〔virtualINSTRUMENT，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*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有两个根本窗口：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展控制和观测。

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。

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---..

(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正确逼近法等。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展模拟频率

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。

--总结资料

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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、降低本钱、滤波效果直观等优点。基于LabVIEW编写的程序还可以将

其作为子程序在其他虚拟仪器系统中调用，大大增强了程序的通用性。

2.3数字滤波器的选择步骤

LabVIEW为设计者提供了FIR和IIR滤波器VI，使用起来非常方便，只需

要输入相应的指标参数即可，不需要进展复杂的函