Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej

Transkrypt

1 Politechnika Łódzka Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej Laboratorium komputerowych systemów pomiarowych Ćwiczenie 4 Filtracja sygnałów dyskretnych

2 1. Opis stanowiska Ćwiczenie jest realizowane w formie symulacji komputerowej w programie LabView. 2. Filtracja NOI Wykonać program Filtr1. Program Filtr1 ilustruje jak w programie LabView zastosować filtr dolnoprzepustowy o nieskończonej odpowiedzi impulsowej NOI. Filtr jest realizowany za pomocą elementu Butterworth Filter z menu Analyze Signal Processing Filters. Jest to element, który automatycznie wylicza współczynniki filtra uwzględniając parametry podane przez użytkownika oraz charakterystykę Butterwortha. Do elementu Butterworth Filter oprócz sygnału należy doprowadzić: a) częstotliwość próbkowania (sampling freq: f s ) częstotliwość ta musi być taka sama jak częstotliwość próbkowania generatorów sinusoidalnych wykorzystywanych w aplikacji, b) częstotliwość graniczną (low cutoff freq: fl), c) rząd filtra (order). Panel i Diagram programu należy wykonać zgodnie z rysunkami 1 i 2. Program składa się z trzech generatorów sinusoidalnych, z których sygnały są zsumowane, bloków analizy widmowej przed filtrem i po filtrze oraz filtra. Przebiegi sygnału przed filtracją i po filtracji są również prezentowane na wykresach czasowych. Wygenerować sygnały i wykonać filtrację przyjmując parametry zamieszczone w tabeli 4.1. Wyniki zapisać w tabeli. W programie Filtr1 zastąpić filtr dolnoprzepustowy, górnoprzepustowym i środkowoprzepustowym. Zaobserwować wyniki przetwarzania cyfrowego dla parametrów sygnału jak w tabeli 1. 2

3 Rysunek 1. Diagram programu Filtr1. 3

4 Rysunek 2. Panel programu Filtr1. 4

5 Tabela 4.1. Sygnał fs [Hz] składowej [Hz], wartość skuteczna [V] Z wykresu Waveform Graph graniczna filtru [Hz] Rząd filtra składowej [Hz], wartość skuteczna [V] Z wykresu Waveform Graph 2 5

6 3. Filtracja SOI Wykonać program Filtr2. Program Filtr2 ilustruje jak w programie LabView zastosować filtr dolnoprzepustowy o skończonej odpowiedzi impulsowej SOI. Filtr jest realizowany za pomocą elementu FIR Windowed Filter z menu Analyze Signal Processing Filters. Jest to element, który automatycznie wylicza współczynniki filtra uwzględniając parametry podane przez użytkownika, są to: a) typ filtru (filter type) jeżeli nie zostanie wybrany inny to domyślnie jest przypisywany typ dolnoprzepustowy (Lowpass), b) częstotliwość próbkowania (sampling freq: f s ) częstotliwość ta musi być taka sama jak częstotliwość próbkowania generatorów sinusoidalnych wykorzystywanych w aplikacji, c) częstotliwość graniczną (low cutoff freq: fl), d) liczba współczynników filtra (taps), e) okienko (window) Diagram programu należy wykonać zgodnie z rysunkami 3. Panel jest podobny do pokazanego na rysunku 2 dla programu Filtr1. Jedyna różnica polega na zamianie pola Order (rząd filtra) na pole Taps (liczba współczynników). Wygenerować sygnały i wykonać filtrację przyjmując parametry zamieszczone w tabeli 2. Wyniki zapisać w tabeli. W programie Filtr2 zastąpić filtr dolnoprzepustowy, górnoprzepustowym i środkowoprzepustowym. Zaobserwować wyniki przetwarzania cyfrowego dla parametrów sygnału jak w tabeli 2. Wykonać podobne jak w tabeli 2 symulacje dla częstotliwości granicznej filtru SOI równej kolejno 12Hz, 20Hz, 25Hz. Porównać skuteczność filtracji filtra o skończonej odpowiedzi impulsowej SOI z filtrem o nieskończonej odpowiedzi impulsowej NOI. Spostrzeżenia zapisać we wnioskach. 6

7 Rysunek 3. Diagram programu Filtr2. 7

8 Tabela 2. Sygnał fs [Hz] składowej [Hz], wartość skuteczna [V] Z wykresu Waveform Graph graniczna filtru [Hz] Liczba współczynników składowej [Hz], wartość skuteczna [V] Z wykresu Waveform Graph 2 8

9 4. Literatura 1. Nawrocki Waldemar, Komputerowe systemy pomiarowe, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności sp. z o.o., Warszawa Świsulski Dariusz, Komputerowa technika pomiarowa. Oprogramowanie wirtualnych przyrządów pomiarowych w LabView, Agenda Wydawnicza PAK-u, Warszawa Świsulski Dariusz, Komputerowa technika pomiarowa w przykładach.. Agenda Wydawnicza PAK-u, Warszawa Świsulski Dariusz, Laboratorium z systemów pomiarowych.. Wydawnictwa PG, Gdańsk LabView Measurement Manual, National Instruments 6. Graczyk A., Gołębiowski J., Prohuń T.: Laboratorium komputerowych systemów pomiarowych, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź Lyons G.: Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów; WKiŁ, Warszawa