摘要:随着数字技术在生活中应用越来越广泛，数字信号处理技术也受到了人们的广泛关注，其中数字滤波器是其最重要的组成部分之一。数字信号处理的研究主要是用数字或符号的序列来表示信号波形，并用数字的方式去处理这些序列，以便确定信号中的特征参量，或者达到削弱信号中的多余分量和增强信号中的有用分量。数字滤波器具有信号滤波处理的功能，同时具备精度高、可靠性好、便于集成等优点。

本文分析了国内外数字滤波技术的应用现状与发展趋势，介绍了数字滤波器的基本结构，分析了如何利用Matlab GUI和LabVIEW来设计出符合要求的数字滤波器，另外在用Matlab所设计的滤波器中可对信号进行功率谱分析；在用LabVIEW设计的滤波器中可以对信号进行时域分析、频谱分析和信噪比分析；最后在软件调试中加载仿真信号对其进行滤波处理，观察滤波后的效果。本文的最后分析了数字滤波器的实例应用，即对输入的旋转机械振动信号（轴承故障信号）进行滤波处理，对其进行了故障分析。

关键词：数字滤波器  Matlab GUI  LabVIEW  故障分析

目 录

摘 要

ABSTRACT

1 绪论-1

1.1 数字滤波器研究的目的及意义-1

1.2 数字滤波器的国内外研究现状分析-2

1.3 本文主要任务-3

1.4 设计所用软件说明-3

1.4.1 Matlab介绍-3

1.4.2 LabVIEW介绍-3

2 数字滤波器介绍-5

2.1 滤波器的分类-5

2.2 数字滤波器介绍-5

2.2.1 IIR滤波器的结构-6

2.2.2 FIR滤波器的结构-6

2.2.3 FIR滤波器和IIR滤波器的比较-7

3 基于Matlab GUI的数字滤波器设计-8

3.1  GUI界面设计概述-8

3.1.1 Matlab GUI设计风格-8

3.1.2 GUI面板设计所实现任务-9

3.1.3 GUI界面设计介绍-10

3.2 信号发生器设计原理和相关的函数-11

3.2.1信号发生器设计程序框图-11

3.2.2信号发生器所用相关函数-12

3.3 数字滤波器设计原理和相关的函数-13

3.3.1数字滤波器设计原理-13

3.3.2数字滤波器设计所用相关函数-13

3.4 基于Matlab GUI的数字滤波器设计实现-15

3.4.1 Matlab GUI的运行及相关控件的添加-15

3.4.2控件回调函数的编写-16

3.5 运行结果显示和分析-23

3.5.1 运行结果显示-23

3.5.2 不同滤波器的设计结果-24

3.5.3 典型IIR滤波器的比较-27

3.5.4 不同窗函数FIR滤波器的比较-28

4 基于LabVIEW的数字滤波器设计-29

4.1 LabVIEW简介-29

4.1.1 LabVIEW的特点-29

4.1.2 LabVIEW图形化程序的组成和优点-29

4.2数字滤波设计-30

4.2.1LabVIEW程序设计说明-30

4.2.2 设计思路-31

4.2.3 信号选择模块程序设计-33

4.2.4 滤波模块设计-35

4.2.5 信噪比分析模块程序设计-36

4.2.6 时域分析模块程序设计-38

4.2.7 频谱分析模块程序设计-40

4.2.8 游标和游标图例控制程序设计-42

4.2.9 保存模块程序设计-43

4.2.10 程序框图中错误簇的连接-43

4.3系统调试与分析-45

5 数字滤波器应用实例-49

5.1 滚动轴承故障和故障诊断技术简介-49

5.2 滚动轴承故障信号采集-49

5.3 故障分析-51

6 结论-55

参考文献-56

致  谢-57