基于LabVIEW的多功能数字滤波器的设计摘要:虚拟仪器技术被越来越多地引入到日常教学活动中来，数字滤波器的设计就是其中１个主要的应用领域。通过一学期的学习，提出了１种基于Butterworth 滤波、Chebyshev滤波、反Chebyshev滤波原理，设计带通、带阻、高通和低通四种类型的滤波器，并实现对带有噪声的信号的滤波还原验证.测试结果表明，该系统可操作性强，响应速度快，精度高，显示直观，能准确反映滤波效果，是一种实用有效的解决方案。
关键词:LabVIEW软件；多功能；数字滤波器
目录
1 引言 (3)
1.1 虚拟仪器简介 (3)
1.2 基于LabView的多功能数字滤波器 (3)
2 总体设计思路 (4)
3 系统设计 (4)
4 系统测试 (4)
5 总结 (7)
参考文献 (7)
1 引言
1.1 虚拟仪器简介
最近几年，虚拟仪器技术不断发展，新生代的仪器技术彻底改变了以往仪器可操作性弱、价格过高的要求。
虚拟仪器的实质是通过[C端与仪器进行通讯端口的交互，达到理想的标准化测试过程，方便简洁，得到答案的标准唯一性，不需要投入过多的人力物力就能实现完成各种测试分析功能。简单易懂的编程语言，数据流以及数据这些方面的东西都能非常直观的显示出来。虚拟测量仪器的概念被美国国家仪器公司NI提出来，导致了一场在传统仪器领域大的改革，因而让计算机和网络技术能够迅速进入仪器方向，同时与仪器技术联合起来，提出”软件即是仪器的概念”。
构造一个虚拟仪器系统，基本硬件确定以后，就可以通过不同的软件实现不同的功能。软件是虚拟仪器系统的关键。目前流行的虚拟仪器软件开发工具有两类文本式编程语言有C、C++、VB、VC、Labwindows/CVI等；图形化编程语言有LabVIEW、AgilentVEE等。LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台 ) 是美国 NI 公司推出的一种基于G 语言 ( Graphics Language，图形化编程语言 ) 的虚拟仪器软件开发工具。它已简化程序的开发工作，为使用户能快速、简便地完成自己的工作为目的，备受人们喜爱。
1.2 基于LabView的多功能数字滤波器
目前流行的虚拟仪器软件开发工具有两类文本式编程语言有C、C++、VB、VC、Labwindows/CVI等；图形化编程语言有LabVIEW、AgilentVEE等。LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平
台 ) 是美国 NI 公司推出的一种基于 G 语言( Graphics Language，图形化编程语言 ) 的虚拟仪器软件开发工具。它已简化程序的开发工作，为使用户能快速、简便地完成自己的工作为目的，备受人们喜爱。LabVIEW作为１种功能强大的图形化编程软件被越来越多地应用到各种领域，如：工业测试、日常教学、信号处理等。基于LabVIEW进行滤波器的设计，具有开发时间短、操作性强、效果直观等优点。目前已有的基于LabVIEW的数字滤波器解决方案并不能很好
地满足应用的需要，有些只侧重于有限冲激响应滤波器（ＦＩＲ）或无限冲激响应滤波器（ＩＩＲ）中的１种，有些仅局限于方法的更新或滤波器的直接实现，分析和应用较少。本文提出１种新的基于ＬａｂＶＩＥＷ的多功能数字滤波器设计方案，系统能任意生成１个参数可调的公式信号，显示滤波前后的信号波形及频谱，求解各种数字滤波器频率响应特性，能较好地满足日常应用需求。
2 总体设计思路
数字滤波器相比模拟滤波器有处理灵活、精度高、稳定性强等优点，其基本功能就是把原始的输入序列进行特定的运算，变换成为所需的输出序列。数字滤波器按频率特性可分为高通、低通、带通、带阻等类型；按冲激响应的时域特征又可以分为ＦＩＲ和ＩＩＲ两大类，其中主要的ＩＩＲ类滤波器有Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ、Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ、Ｃａｕｅｒ和Ｂｅｓｓｅｌ等类型，基于简单出发，在设计的滤波器中清楚直观地反映出各类型的滤波效果和性能。
基于此，本设计
3 系统设计
我们基于Butterworth滤波、Chebyshev滤波、反Chebyshev滤波原理，设计了带通、带阻、高通和低通四种类型的滤波器，并实现对带有噪声的信号的滤波还原验证。我们使用条件结构实现三种不同的滤波器切换，程序框图如下图所示：
4 系统测试
下面我们给出基于butterworth滤波的低通、高通、带阻与带通滤波测试结果。
4.1 butterworth滤波器低通滤波
图为基于butterworth滤波的低通滤波程序运行结果，
图为基于butterworth滤波的高通滤波程序运行结果
图为基于butterworth滤波的带阻滤波程序运行结果
图为基于butterworth滤波的带通滤波程序运行结果
此外我们还可以通过下拉菜单改变滤波器类型运行基于chebyshev和反chebyshev的低通、高通、带阻、带通滤波。
5 总结
结合课上所学，针对现有方法的不足，本文提出了１种基于LabVIEW的多功能数字滤波器方案。其框图程序的可读性较强，界面友好，操作较方便。测试结果表明，该设计方案响应速度快，能很好地实现各种典型数字滤波器的特点和功能，能清楚直观地显示信号波形和频谱，真实地反映相关滤波器的频率响应特性，通用性强，较好的达到了老师的要求。
参考文献
[1]天浩，段丽君. 基于LabVIEW的多功能数字滤波器设计.,2011.
[2]张重熊，《虚拟仪器技术分析与设计》，电子工业出版社，2008.
[3]张美志，基于LabVIEW在虚拟数字滤波器设计中的应用.，2014.
[4]白洁，基于LabVIEW虚拟数字滤波器的实验设计，高校实验室工作研究，2014.
[5]侯国屏.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计[M].北京:清华大学出版社，2005.