基于LabVIEW平臺(tái)的虛擬濾波器去除噪聲VI設(shè)計(jì)

　　在程序的前面板，用一個(gè)下拉框表來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇不同濾波器模式的功能，總共設(shè)置了九種不同的模式，當(dāng)我們要觀察自選信號(hào)不經(jīng)過(guò)濾波的形狀時(shí)我們可以選擇關(guān)閉濾波器，當(dāng)我們觀察在不同濾波器下的濾波效果時(shí)可以切換到不同的模式觀察，濾波部分的程序圖表如圖3所示。

圖3 濾波部分

　　2.3．顯示部分

　　顯示部分是本程序面向用戶的一個(gè)關(guān)鍵部分，最終的成果是通過(guò)它呈現(xiàn)出來(lái)。我們要顯示的波形圖分為濾波前的自選信號(hào)和濾波后的信號(hào)。

　　時(shí)域信號(hào)的顯示：從濾波部分以數(shù)組方式輸出的信號(hào)即為濾波結(jié)果的時(shí)域信號(hào)，這里通過(guò)一個(gè)Build Waveform.vi來(lái)恢復(fù)波形并連接Waveform Graph（波形圖）這樣就可以在前面板上顯示濾波后的信號(hào)波形了。在本程序中，Y就是從濾波器輸出的數(shù)組元素，dt是在生成自選信號(hào)時(shí)設(shè)定的Fs的倒數(shù)。to為默認(rèn)值0，相當(dāng)于從坐標(biāo)軸的原點(diǎn)開(kāi)始顯示波形。
　　頻域信號(hào)的顯示：這里主要用到的是Real FFT.vi

　　Real FFT.vi：這個(gè)VI計(jì)算輸入序列的快速傅立葉變換（FFT）或離散傅立葉變換（DFT）。如果輸入序列的長(zhǎng)度為2的冪，Real FFT.vi將執(zhí)行FFT程序；如果輸入序列的長(zhǎng)度不是2的冪，則會(huì)調(diào)用一個(gè)有效的DFT程序。本程序中將濾波器輸出的數(shù)組輸入到Real FFT中進(jìn)行快速傅立葉變換，這時(shí)候的輸出是復(fù)數(shù)數(shù)組，才通過(guò)一個(gè)Complex To Polar.vi得到信號(hào)的幅度分量。顯示部分的程序如圖4所示：

圖4 顯示部分的程序圖

　　3． 去除噪聲效果測(cè)試

　　首先選擇待濾波的自選信號(hào)的參數(shù)，這里選擇的自選信號(hào)是由頻率為10Hz，幅度為1V的正弦信號(hào)疊加幅度為0.5V的白噪聲信號(hào)組成的，如圖5所示:

圖5 自選信號(hào)時(shí)域波形

　　設(shè)置巴特沃斯低通濾波器的低截止頻率大于10HZ，這里選擇是的是15Hz。自選信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器后的輸出信號(hào)如圖6所示：從圖中看到，噪聲信號(hào)已經(jīng)被濾除掉，得到加噪聲之前的正弦信號(hào)，達(dá)到我們預(yù)期的濾波效果。

圖6濾波后的信號(hào)

　　4、結(jié)論

　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)是在PC機(jī)LabVIEW軟件中模擬產(chǎn)生一個(gè)接近于實(shí)際信號(hào)的帶噪聲的信號(hào)，生成一個(gè)帶噪聲的信號(hào)發(fā)生裝置。由于需要濾除的是白噪聲，所以選擇濾波速度較快的無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器IIR，對(duì)于濾波后的信號(hào)以數(shù)組的方式得到，通過(guò)合理的顯示方式可以直觀的看到信號(hào)濾波后的效果，對(duì)信號(hào)濾波前后的時(shí)域?qū)Ρ冉o出。