2.2 【實例6】簡易濾除信號噪聲

從LabVIEW 7 Express開始，LabVIEW 8.2引入了Express VI。Express VI比標準的VI使用起來更加方便。本節將通過簡易濾除信號噪聲的實例來介紹Express VI的使用。

2.2.1 設計目的

（1）熟悉仿真信號Express VI和濾波器Express VI。

（2）實現簡易濾除信號噪聲的功能。

2.2.2 程序框圖主要功能模塊介紹

LabVIEW 8.2提供了很多類型的Express VI。在本實例中，主要用到了仿真信號Express VI和濾波器Express VI。如圖2-13所示，它們都位于函數選板的“函數→Express→信號分析”子選板中。在將Express VI放置到程序框圖中時，會彈出該Express VI的配置對話框（通過LabVIEW 8.2的環境設置可以禁止自動彈出配置對話框）。在編程過程中，雙擊程序框圖中的Express VI圖標也可以打開配置對話框，并對其屬性進行修改。

1. 仿真信號Express VI

仿真信號Express VI可以生成正弦波、方波、三角波等仿真信號。圖2-14顯示的是仿真信號Express VI的圖標，圖標中的小三角是Express VI的輸入/輸出端口。如圖2-15所示，將鼠標放置于圖標下邊緣的尺寸控制點處，拖動鼠標后，輸入/輸出端口的名稱就顯示在下方了。由于圖標的寬度限制，有些端口的名稱沒有顯示全。這時，可以通過鼠標右鍵調出仿真信號Express VI的右鍵快捷菜單，選擇“調整為文本大小”一項，這樣圖標的寬度便自動調整為端口名稱最長的文本的寬度了（如圖2-16所示）。如果覺得Express VI的圖標太大，占用了太多的空間，可以將圖標顯示為小圖標。如圖2-17所示，調出Express VI的右鍵快捷菜單后，單擊“顯示為圖標”一項，圖標便會顯示成小圖標。

雙擊仿真信號Express VI的圖標可以彈出仿真信號的配置對話框，如圖2-18所示。在該對話框的右上角的結果預覽中，會根據設置的屬性顯示波形結果。在該對話框中可以選擇仿真信號的類型：正弦波、方波、三角波、鋸齒波和直流。還可以更改仿真信號的頻率、相位、幅值和偏移量（如果選擇的是方波也可以更改占空比）。“添加噪聲”可以向模擬波形添加噪聲。“噪聲類型”指定向波形添加的噪聲類型，只有勾選“添加噪聲”復選框時，才可使用該選項。可以添加的噪聲有均勻白噪聲、高斯白噪聲、周期性隨機噪聲、Gamma噪聲、泊松噪聲、二項噪聲、Bernoulli噪聲、MLS序列和逆F噪聲。另外，可以對噪聲信號的噪聲幅值、標準差、階數、均值等屬性進行更改。

“采樣率”是指一秒內對信號采樣的點數，“采樣數”是指本次采樣的點數。“時間標識”是指橫坐標的標識。橫坐標可以表示相對時間（相對于測量開始的時間），也可以表示絕對時間（顯示日期與時間）。在“信號名”一項中可以給信號重新命名。

2. 濾波器Express VI

濾波器Express VI的圖標如圖2-19所示，同仿真信號Express VI圖標一樣，可以對該圖標的端口顯示方式、大小進行更改。濾波器Express VI可以通過濾波器和窗對信號進行處理。如圖2-20所示的是濾波器的配置對話框。可以選用的濾波器類型有低通、高通、帶通、帶阻和平滑。選擇了濾波器的類型后，要在“濾波器規范”中對濾波器的屬性進行設置。在對話框右側的結果預覽中可以對配置所產生的結果進行預覽。

2.2.3 詳細設計步驟

1. 配置Express VI

首先應該使用仿真信號Express VI產生一個帶噪聲的仿真信號。然后在程序框圖中放置仿真信號Express VI。放置后打開仿真信號的配置對話框，對照圖2-18 對仿真信號進行屬性的配置。在這里，仿真信號Express VI的信號類型選擇為正弦波信號，頻率設置為10.1Hz，幅值為1，相位和偏移量均設置為0。選中“添加噪聲”的復選框，在噪聲類型下拉框中選擇高斯白噪聲。將采樣率設置為100kHz，采樣數設置為“整數周期數”，名稱使用默認值。

接著使用濾波器Express VI對產生的帶噪聲的仿真信號進行濾波處理。從函數選板中找到濾波器Express VI并將其放置于程序框圖中。打開濾波器的配置對話框，對照圖2-20進行屬性的配置。濾波器的類型采用低通濾波器。由于產生的仿真信號的頻率為10.1Hz，所以將濾波器的截止頻率設置為20Hz。選擇“無限長沖激響應（IIR）濾波器”，在“拓撲結構”下拉框中選擇Butterworth，階數選擇3。

配置好后的Express VI圖標如圖2-21所示。

2. 創建波形圖控件

在前面板中放置兩個波形圖控件。波形圖控件位于控件選板的“控件→新式→圖形→波形圖”中。如圖2-22所示，其中一個波形圖控件取名為“原始信號”，用來顯示仿真信號Express VI產生的仿真信號；另外一個波形圖控件取名為“濾波后信號”，用來顯示經過濾波器Express VI濾波后的信號。

3. 連接接線端

如圖2-23所示，在程序框圖中將仿真信號Express VI的輸出端“正弦與高斯噪聲”與濾波器Express VI的輸入端“信號”及“原始信號”波形圖控件的接線端相連，將濾波器Express VI的輸出端“濾波后信號”與“濾波后信號”波形圖的接線端相連。

保存VI，單擊運行按鈕后會得到如圖2-24所示的初步結果。

4. 創建其他控件

有時，希望在前面板中控制仿真信號產生信號的頻率、幅度或者控制濾波器的截止頻率。這時可以在前面板中創建數值輸入控件，然后再將控件的接線端與Express VI的輸入端相連。另外，也可以通過快捷菜單直接創建控件。這里以創建仿真信號的頻率輸入控件為例說明創建過程。將鼠標放在仿真信號Express VI圖標的一個輸入端口上，此時鼠標會變成“連線”工具，同時上方會顯示出該端口的名稱。如圖2-25所示，找到名稱為“頻率”的端口，鼠標位置不動，單擊鼠標右鍵調出該端口的右鍵快捷菜單，選擇“創建”→“輸入控件”。一個名稱為“Frequency”的數值輸入控件便創建成功了，而且它會自動連接至仿真信號Express VI圖標的“頻率”輸入端口。

按照上述方法創建其他輸入控件，如相位、幅值等。創建后，將輸入控件和輸出控件的接線端分別排列整齊，使程序框圖看起來很美觀（如圖2-26所示）。

將前面板和程序框圖都編輯好后，設置輸入控件的值，運行程序，查看運行結果（如圖2-27所示）。讀者可以更改仿真信號Express VI和濾波器Express VI的配置信息并觀察運行結果。