2.2　【实例6】简单滤除信号噪声

从LabVIEW 7 Express开始，LabVIEW引入了Express VI。Express VI比标准的VI使用起来更加方便。本节将通过简单滤除信号噪声的实例来介绍Express VI的使用。

2.2.1　设计目的

熟悉仿真信号Express VI和滤波器Express VI；

实现简单滤除信号噪声的功能。

2.2.2　程序框图主要功能模块介绍

LabVIEW 提供了很多类型的Express VI。在本实例中，主要用到了仿真信号Express VI和滤波器Express VI，如图2-13所示，它们都位于函数选板的“函数→Express→信号分析”子选板中。在将Express VI放置到程序框图中时，会弹出该Express VI的配置对话框（通过LabVIEW的环境设置可以禁止自动弹出配置对话框）。在编程过程中，双击程序框图中的Express VI图标，也可以打开配置对话框，并对其属性进行修改。

1．仿真信号Express VI

仿真信号Express VI可以生成正弦波、方波、三角波等仿真信号。图2-14所示的是仿真信号Express VI的图标，其中的小三角是Express VI的输入/输出端口。如图2-15所示，将光标放置于图标下边缘的尺寸控制点处，拖动鼠标后，输入/输出端口的名称就显示在下方。由于图标的宽度有限，有些端口的名称没有显示全。这时，可以通过单击鼠标右键调出仿真信号Express VI的快捷菜单，选择“调整为文本大小”，这样图标的宽度便自动调整为端口名称最长的文本的宽度了，如图2-16所示。如果觉得Express VI的图标太大，可以将图标显示为小图标。调出Express VI的快捷菜单后，单击“显示为图标”一项，图标便会显示成小图标，如图2-17所示。

双击仿真信号Express VI的图标可以弹出仿真信号的配置对话框，如图2-18所示。在该对话框的右上角的结果预览中，会根据设置的属性显示波形结果。在该对话框中，可以选择仿真信号的类型（正弦波、方波、三角波、锯齿波和直流），还可以更改仿真信号的频率、相位、幅值和偏移量（如果选择的是方波，也可以更改占空比）。“添加噪声”可以向模拟波形添加噪声。“噪声类型”指定向波形添加的噪声类型，只有选中“添加噪声”复选框，才可使用该选项。可以添加的噪声有均匀白噪声、高斯白噪声、周期性随机噪声、Gamma噪声、泊松噪声、二项噪声、Bernoulli噪声、MLS序列噪声和逆F噪声。另外，可以对噪声信号的噪声幅值、标准差、阶数、均值等属性进行更改。

“采样率”是指一秒内对信号采样的点数，“采样数”是指本次采样的点数。“时间标识”是指横坐标的标识。横坐标可以表示相对时间（相对于测量开始的时间），也可以表示绝对时间（显示日期与时间）。在“信号名”栏中可以给信号重新命名。

2．滤波器Express VI

滤波器Express VI的图标如图2-19所示。该图标和仿真信号Express VI图标一样，可以对其端口显示方式、大小进行更改。“配置滤波器对话框”如图2-20所示。可以选用的滤波器类型有低通、高通、带通、带阻和平滑。选择了滤波器的类型后，要在“滤波器规范”区域中对滤波器的属性进行设置。在对话框右侧的结果预览中可以对配置所产生的结果进行预览。

2.2.3　详细设计步骤

1．配置Express VI

首先使用仿真信号Express VI产生一个带噪声的仿真信号，然后在程序框图中放置仿真信号Express VI。放置后，打开仿真信号的配置对话框，对照图2-18对仿真信号进行属性配置。在此，仿真信号Express VI的信号类型选择为正弦波信号，频率设置为10.1Hz，幅值为1，相位和偏移量均设置为0。选中“添加噪声”复选框，在噪声类型下拉框中选择“高斯白噪声”。将采样率设置为100kHz，采样数设置为“整数周期数”，使用默认值。

接着使用滤波器Express VI对产生的带噪声的仿真信号进行滤波处理。从函数选板中找到滤波器Express VI并将其放置于程序框图中。打开滤波器的配置对话框，对照图2-20进行属性配置。滤波器的类型采用低通滤波器。由于产生的仿真信号的频率为10.1Hz，所以将滤波器的截止频率设置为20Hz。选择“无限长冲激响应（IIR）滤波器”，在“拓扑结构”下拉框中选择“Butterworth”，阶数选择3。

配置好后的Express VI图标如图2-21所示。

2．创建波形图控件

在前面板中放置两个波形图控件，即原始信号（用来显示Express VI产生的仿真信号）和滤波后信号（用来显示经过滤波器Express VI滤波后的信号），如图2-22所示。波形图控件位于控件选板的“控件→新式→图形→波形图”中。

3．连接接线端

如图2-23所示，在程序框图中将仿真信号Express VI的输出端“正弦与高斯噪声”与滤波器Express VI的输入端“信号”及“原始信号”波形图控件的接线端相连，将滤波器Express VI的输出端“滤波后信号”与“滤波后信号”波形图的接线端相连。

保存VI，单击运行按钮后会得到如图2-24所示的初步结果。

4．创建其他控件

有时，希望在前面板中控制仿真信号产生信号的频率、幅度，或者控制滤波器的截止频率。这时可以在前面板中创建数值输入控件，然后再将控件的接线端与Express VI的输入端相连。另外，也可以通过快捷菜单直接创建控件。这里以创建仿真信号的频率输入控件为例说明创建过程。将光标放在仿真信号Express VI图标的一个输入端口上，此时光标会变成连线工具，同时上方会显示该端口的名称。在“频率”端口上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“创建”→“输入控件”，创建一个名称为“Frequency”的数值输入控件，该控件会自动连接至仿真信号Express VI图标的“频率”输入端口。

按照上述方法创建其他输入控件，如相位、幅值等。创建后，将输入控件和输出控件的接线端分别排列整齐，使程序框图看起来很美观（如图2-25所示）。

编辑好前面板和程序框图后，设置输入控件的值，运行程序，查看运行结果，如图2-26所示。读者可以更改仿真信号Express VI和滤波器Express VI的配置信息并观察运行结果。

在编辑程序框图时，要注意以下几点：

（1）要制定统一的、符合标准的编辑规范，在编辑过程中保持一致的风格，保证程序的可读性、易维护性，提高工作效率。

（2）不要把框图编得特别大，要使其尽量能够在显示器上的一个屏幕画面中全部显示出来；当框图太大时，可考虑使用子VI。

（3）在程序框图中，要使用注释说明代码或者适当添加一些文字说明，便于别人理解。

（4）程序框图中的对象应该组织排列整齐，增加可读性。

（5）框图中的连线要尽量短，尽量减少连线的弯折。

（6）尽量做到连线从节点的左侧进入、右侧引出，以形成从左向右的数据流。

（7）节点不要覆盖连线。