随着测试技术发展日新月异，传统仪器价格昂贵、技术更新慢、系统封闭、与其他设备连接受限、用户无法随意改变其结构和功能等一系列弊端逐渐显现，人们开始尝试突破传统仪器的新技术。此时，虚拟仪器概念的出现打破了传统仪器由厂家定义、用户无法根据自身需求自主改变的工作模式，使得用户能够设计自己的仪器系统。所谓虚拟仪器，就是一种以计算机与测试模块硬件为基础，以计算机软件为核心所构成的，并且在计算机屏幕上显示虚拟仪器面板，可以由用户使用软件实现自定义仪器功能的计算机仪器。简而言之，虚拟仪器的本质就是“软件就是仪器”。虚拟仪器技术作为计算机技术与仪器技术相结合的创新技术，适应了现代测试系统网络化、智能化的发展趋势，该技术充分发挥计算机的能力，利用计算机强大的数据处理功能来创造出功能更强的仪器。虚拟仪器作为测试领域的创新概念，如今广泛应用于工业自动化、仪器产业制造以及实验室设计应用等方面。

数字滤波器作为数字信号分析中的重要组成部分，它实现对信号的滤波、提取、增强信号的有用分量、削弱无用的分量。与模拟滤波器相比，它具有稳定性高、精度高、灵活性强、便于大规模集成和可实现多维滤波等优点。经典滤波器的特点是输入信号中的有用的频率成分和希望滤除的频率成分各占有不同的频带，通过一个合适的选频滤波器达到滤波目的。但如果信号和干扰的频率相重叠，那么经典滤波器将无能为力，这时需要采用现代滤波器，如维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器等。从实现的网络结构或从单位脉冲响应分类，数字滤波器可以分为无限脉冲相应滤波器(Infinite impulse response，IIR)和有限脉冲相应滤波器(Finite impulse response，FIR)。依靠软件实现的数字滤波器与模拟滤波器或硬件实现的滤波器相比，有着灵活性强、可靠性高、稳定性好等突出特点，而且具有极低的成本优势，所以在许多数字信号处理领域有着广泛的应用，并且在逐步取代模拟滤波器。

LabVIEW作为一种基于图形化编程的开发平台，与虚拟仪器的结合具有强大的数字信号处理能力，这就为数字信号处理，尤其是数字滤波器的设计提供了极大的便捷，同时LabVIEW包含了多种滤波器的库函数，使得数字滤波器的设计更加便捷。本选题基于此，提出了基于虚拟仪器技术的数字滤波器的设计思想，在了解虚拟仪器技术与数字滤波器原理的基础上，设计数字滤波器工作模块，并利用LabVIEW进行仿真和研究，具有较强的实际应用意义。

2. 研究的基本内容与方案

本选题将主要研究虚拟仪器（Virtual Instrument,VI）的设计原理及技术，在虚拟仪器设计原理的基础上，设计和研究虚拟数字滤波器，并将对其进行仿真和性能分析。虚拟仪器通过将传统仪器功能的硬件和计算机软件技术充分结合，实现扩展传统仪器的功能，从而完成数据的采集、分析与显示。本选题准备主要利用LabVIEW提供的滤波函数来实现无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。

研究目标：

本选题设计的虚拟数字滤波器将要实现的功能主要有：

（1） 用户可根据不同的设计需求调整信号参数，如频率、幅值等。

（2） 可对比显示滤波前后的信号波形。

（3） 对滤波前后信号的幅频特性和相频特性进行对比分析。