基于LabVIEW平臺的虛擬濾波器去除噪聲VI設計

　　在程序的前面板，用一個下拉框表來實現選擇不同濾波器模式的功能，總共設置了九種不同的模式，當我們要觀察自選信號不經過濾波的形狀時我們可以選擇關閉濾波器，當我們觀察在不同濾波器下的濾波效果時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關鍵部分，最終的成果是通過它呈現出來。我們要顯示的波形圖分為濾波前的自選信號和濾波后的信號。

　　時域信號的顯示：從濾波部分以數組方式輸出的信號即為濾波結果的時域信號，這里通過一個Build Waveform.vi來恢復波形并連接Waveform Graph（波形圖）這樣就可以在前面板上顯示濾波后的信號波形了。在本程序中，Y就是從濾波器輸出的數組元素，dt是在生成自選信號時設定的Fs的倒數。to為默認值0，相當于從坐標軸的原點開始顯示波形。
　　頻域信號的顯示：這里主要用到的是Real FFT.vi

　　Real FFT.vi：這個VI計算輸入序列的快速傅立葉變換（FFT）或離散傅立葉變換（DFT）。如果輸入序列的長度為2的冪，Real FFT.vi將執行FFT程序；如果輸入序列的長度不是2的冪，則會調用一個有效的DFT程序。本程序中將濾波器輸出的數組輸入到Real FFT中進行快速傅立葉變換，這時候的輸出是復數數組，才通過一個Complex To Polar.vi得到信號的幅度分量。顯示部分的程序如圖4所示：

圖4 顯示部分的程序圖

　　3． 去除噪聲效果測試

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

圖5 自選信號時域波形

　　設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。自選信號經過濾波器后的輸出信號如圖6所示：從圖中看到，噪聲信號已經被濾除掉，得到加噪聲之前的正弦信號，達到我們預期的濾波效果。

圖6濾波后的信號

　　4、結論

　　本文的創新點是在PC機LabVIEW軟件中模擬產生一個接近于實際信號的帶噪聲的信號，生成一個帶噪聲的信號發生裝置。由于需要濾除的是白噪聲，所以選擇濾波速度較快的無限沖激響應濾波器IIR，對于濾波后的信號以數組的方式得到，通過合理的顯示方式可以直觀的看到信號濾波后的效果，對信號濾波前后的時域對比給出。