Лабы / МалышевК.А._Лабы
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра биотехнический систем
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №1 по дисциплине «Управление в биотехнических системах»
ТЕМА: СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ В СРЕДЕ LABVIEW
Студент гр. 2503 |
|
Малышев К.А. |
|
Преподаватель |
|
Корнеева И.П. |
|
|
|||
|
|
|
|
Санкт-Петербург
2025
СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ В СРЕДЕ LABVIEW
Цели работы: получение первоначальных навыков работы со средой графического программирования LabVIEW; освоение методов выполнения простейших вычислений и отображения данных.
Основные положения
Среда графического программирования LabVIEW – это мощное и удобное средство программирования, которое широко используется для автоматизации
иуправления в промышленности, а также в научных исследованиях.
Воснове программирования в LabVIEW лежит понятие «Виртуальных приборов» (Virtual Instruments, VI) , которое аналогично понятию «функция» в других языках программирования, например C++. Любая программа представляет собой виртуальный прибор (ВП), который состоит из двух частей
– «лицевая панель» (Front Panel) и «блок-диаграмма» (Block Diagram). Лицевая панель представляет собой интерфейс ВП, на котором расположены различные элементы управления и индикации.
Виртуальный прибор может обладать входными и выходными данными, которые могут вводиться и отображаться на лицевой панели ВП. В LabVIEW предусмотрена возможность использования уже готовых виртуальных приборов при создании новых ВП. Виртуальные приборы, которые используются при построении новых, называются «субВП». При этом субВП помещается на диаграмму и отображается в виде иконки. Элементы управления субВП назначаются входными терминалами, а элементы индикации выходными терминалами. С помощью субВП удобно хранить отдельные смысловые блоки диаграммы, а также многократно используемые в разных местах программы фрагменты блок-схемы. Использование субВП улучшает читабельность диаграммы, увеличивает скорость разработки, снижает вероятность ошибок, структурирует ВП и т.д.
При разработке ВП используется принцип «потока данных» (Data Flow), который заключается в том, что данный ВП начинает выполняться тогда, когда на его входы поступили все необходимые данные.
2
Задание
•Создать виртуальный прибор, осуществляющий простейшие арифметические вычисления и отображающий результат этих вычислений
•Создать субВП для расчета значений периодической функции, отобразить график этой функции
•Создать субВП для расчета значений периодической функции, соответствующей вашему варианту и отобразить её график.
Отчёт о проведённой работе
Создание ВП, для вычисления простейших операций
Блок-схема программы выглядит следующим образом:
Рисунок 1 – Блок-схема программы.
В ходе работы программы выводятся следующие результаты:
Рисунок 2 – Результаты работы программы.
А значит задание выполнено верно.
3
Создание субВП для расчета значений периодической функции
и отображение графика этой функции.
Рисунок 3 – Фронтальная панель основной программы.
Рисунок 4 – Блок-схема основной программы.
Рисунок 5 – Фронтальная панель подпрограммы.
4
Рисунок 6 – Блок-схема подпрограммы.
Программа работает как задумано, а значит задание выполнено верно.
Задание для вариантов
Целью выбранного варианта было создание программы для расчёта
графика функции = 2+cos(2+sin( )). Основная программа не видоизменялась, у
подпрограммы изменилась блок схема, но не фронтальная панель, поэтому на выходе получаем следующий график на фронтальной панели основной программы:
Рисунок 7 – Изменившаяся панель основной программы.
Соответственно блок схема подпрограммы приняла вид:
5
Рисунок 8 – Блок-схема изменённой подпрограммы.
Программа выводит правильный график функции, а значит задание выполнено верно.
Вывод.
В ходе лабораторной работы были получены основные навыки работы в программе LabView. В частности, были освоены методы выполнения простейших вычислений и отображения данных.
Также, были построены несколько программ, выполняющих разные задачи. Программа соответствующая варианту выполнила свою работу правильно, а значит задание на лабораторную работу было выполнено верно.
6
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра биотехнический систем
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №2 по дисциплине «Управление в биотехнических системах»
ТЕМА: МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
БИОМЕДИЦИНСКИХ СИГНАЛОВ
Студент гр. 2503 |
|
Малышев К.А. |
|
Преподаватель |
|
Корнеева И.П. |
|
|
|||
|
|
|
|
Санкт-Петербург
2025
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ БИОМЕДИЦИНСКИХ СИГНАЛОВ
Цели работы: Ознакомление с цифровой фильтрацией сигналов и её программная реализация, исследование адаптивного фильтра сетевой наводки
50 и 60 Гц, БИХ и КИХ фильтров
Основные положения
Цифровой фильтр (ЦФ) – это математический алгоритм обработки дискретных сигналов, который описывается разностным уравнением:
|
|
|
M −1 |
N −1 |
|
j |
|
|
|
|
y (n) = |
i |
|
|
|
|
|
|
|
c x(n − i) + |
|
d |
|
y(n − j) |
|
|
|
|
|
i=0 |
j =0 |
|
|
|
|
|
|
где x(n) и y(n) – отсчеты входного и выходного сигналов соответственно, |
||||||
ci |
и |
d j – |
константы, |
называемые коэффициентами фильтра, а M |
и N |
|||
соответствуют количеству коэффициентов для первой и второй суммы. |
|
|||||||
Одной из важных характеристик цифрового фильтра является его импульсная характеристика, которая однозначно описывает свойства ЦФ. Импульсной характеристикой называют реакцию фильтра на единичный импульс, который был подан на его вход. Под единичным импульсом понимается такой сигнал, который в момент времени t=0 он равен 1, а во все остальные моменты времени он равен нулю.
Если все коэффициенты d j в разностном уравнении равны нулю, то
фильтр обладает конечной импульсной характеристикой и называется КИХ фильтром или нерекурсивным фильтром. Для КИХ фильтров импульсная характеристика совпадает с набором коэффициентов ci .
Если в разностном уравнении есть хотя бы один коэффициент d j не
равный нулю, то такой ЦФ обладает бесконечной импульсной характеристикой и называется БИХ фильтром или рекурсивным фильтром.
Важнейшими характеристиками фильтра являются его амплитудночастотная (АЧХ) и фазо-частотная характеристики (ФЧХ). Они связаны с импульсной характеристикой преобразованием Фурье.
2
Сетевая наводка с частотой 50 Гц (60 Гц) является одной из наиболее распространенных помех, характерных для биомедицинских сигналов. В данной работе предлагается исследовать адаптивный цифровой режекторный фильтр, предназначенный для устранения этой помехи.
Сетевая помеха представляет собой синусоиду U (t ) = Asin (2 ft + ), с
частотой f = 1T равной 50 (60) Гц (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Сетевая помеха в виде дискретного сигнала.
Принцип действия адаптивного цифрового режекторного фильтра основан на использовании известного тригонометрического соотношения:
sin ( + ) = 2sin ( )cos ( )−sin ( − ). |
|
|
|
|
Если интерпретировать величину |
|
как текущее время, а величину |
|
– |
как интервал между отсчетами дискретного сигнала, то можно преобразовать приведенное выше выражение к следующему виду:
ai+1
ai =
ai−1
ai+1 k =
=
= Asin ( +
Asin ( );
= Asin ( −
= kai − ai−1 ;
2 cos ( );
f 
fd , где
)
)
f |
d |
|
;
;
частота дискретизации
Другими словами, эта формула позволяет предсказать очередное значение синусоиды по двум предыдущим.
3
Алгоритм адаптивной фильтрации, анализируя сигнал, постепенно настраивается на имеющуюся в нем синусоидальную составляющую и вычитает ее из сигнала. Одним из важнейших параметров алгоритма является шаг адаптации, определяющий скорость настройки фильтра и качество фильтрации.
Задание
•Загрузить из файла фрагмент ЭКГ и добавить к нему помехи.
•Исследовать работу адаптивного фильтра сетевой наводки, КИХ и БИХ фильтров.
Отчёт о проведённой работе
Блок-схема программы выглядит следующим образом:
Рисунок 1 – Блок-схема программы.
Фронтальная панель программы выглядит следующим образом:
4