重慶數顯壓力表與數字壓力計

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班級：電子3081姓名：朱學號：課題：用窗函數法設計窄帶數字微分器“電子信息工程專業方向”課程設計報告課題：用窗函數法設計窄帶數字微分器班級電子3081學號30821071學生姓名朱專業電子信息工程系別電子信息工程系指導教師電子技術課程設計指導小組淮陰工學院電子與電氣工程學院2011年12月用窗函數法設計寬帶數字微分器1．設計目的1.培養理論聯系實際的正確設計思想，訓練綜合運用已經學過的理論和生產實際知識去分析和解決工程實際問題的能力。2.學習較復雜的電子系統設計的一般方法，提高基于模擬、數字電路等知識解決電子信息方面常見實際問題的能力，由學生自行設計、自行制作和自行調試。3.進行基本技能訓練，如基本儀器儀表的使用，常用元器件的識別、測量、熟練運用的能力，掌握設計資料、手冊、標準和規范以及使用仿真軟件、實驗設備進行調試和數據處理等。4.培養學生的創新能力。2．設計要求1.要求微分器的截至頻率ｗp≤0.1π；2.編寫設計窄帶數字微分器的MALAB程序并仿真；3.比較用各種常用窗函數（Hanning，Hamming，Blackman，Kaiser窗）及其他窗函數設計寬窄帶數字微分器的性能：通帶最大相對誤差以及過渡帶寬與微分器長度的關系；4.通過比較給出在性能上最優的窗函數；5.完成設計報告并在報告中提供程序清單;3.實驗原理理想的數字微分器的頻率響應為，〈W〈對應的脈沖響應為理想數字微分器是非因果系統。一個因果的可實現數字微分器可表示為n=0,1,....N-1式中，N=2L+1，w（n）為窗函數，如漢寧窗、漢明窗、布萊克曼窗、凱塞窗等。截止頻率和窗函數的選擇微分效果好壞在一定程度上取決于截止頻率fs，若截止頻率選得過小會導致信號失真，若截止頻率選得過大仍會引入干擾信號。確定截止頻率前應對速度信號進行譜分析，根據分析確定速度信號的有效頻率范圍，一般選取截止頻率大于等于速度信號的有效頻率范圍的上限。對測得的速度信號進行譜分析，選取微分器截止頻率fs=1kHz。選擇窗函數的原則通常有兩點:其一是盡量減小微分器幅頻譜的吉布斯現象，選用邊瓣小且少的漢寧窗則效果較好;其二是盡量減少通帶和阻帶內的振蕩現象，以改善微分特性。半窗寬度M0的選取對微分器的頻率特性也有一定的影響。M0取值越大,微分器幅頻譜過度帶越窄,微分器的低通濾波性能越好，因此為提高微分器的微分性能應盡量增大M0，但M0取值越大卷積計算工作量越大，若采用快速卷積法進行計算，可以適當增加M0的取值以改善微分特性，而計算量不會增加。快速卷積算法需做兩次FFT和一次IF-FT。4.程序設計：Hanninga窗wc=0.143N=41%總點數L=(N-1)/2n=0:N-1%取樣N-1個點hn=wp/pi*cos(wp*(n-L))http://www.wenku365.com/(n-L)-1/pi*sin(wp*(n-L))http://www.wenku365.com/(n-L)http://www.wenku365.com/(n-L);%窄帶脈沖響應公式hn(L+1)=0wn=hann(N)'%hanning窗hn=hn.*wn%原函數與窗卷積figure(1)%圖1stem(hn)%產生時序圖title('時序圖(hanning)')%圖1標題xlabel('n')%x軸單位ylabel('幅度')%y軸單位[mag1,rad]=freqz(hn,1,4096);%計算頻率響應m=20*log10(abs(mag1));holdofffigure(2)%圖2plot(rad,m),gridon%顯示頻率幅度特性title('幅度特性(hanning)')xlabel('頻率')ylabel('幅度')gridon%網格顯示a=angle(mag1)%相角轉換figure(3)%圖3plot(rad,a)%顯示相位特性圖title('相位特性(hanning)')xlabel('頻率')ylabel('相位')gridonHamming窗wc=0.143N=41%總點數L=(N-1)/2n=0:N-1%取樣N-1個點hn=wp/pi*cos(wp*(n-L))http://www.wenku365.com/(n-L)-1/pi*sin(wp*(n-L))http://www.wenku365.com/(n-L)http://www.wenku365.com/(n-L)%窄帶脈沖響應公式hn(L+1)=0wn=hamming(N)'%hamming窗hn=hn.*wn%原函數與窗卷積figure(1)%圖1stem(hn)%產生時序圖title('時序圖(hamming)')%圖1標題xlabel('n')%x軸單位ylabel('幅度')%y軸單位[mag1,rad]=freqz(hn);%計算頻率響應m=20*log10(abs(mag1));holdofffigure(2)%圖2plot(rad,m),gridon%顯示頻率幅度特性title('幅度特性(hamming)')xlabel('頻率')ylabel('幅度')gridon%網格顯示a=angle(mag1)%相角轉換figure(3)%圖3plot(rad,a)%顯示相位特性圖title('相位特性(hamming)')xlabel('頻率')ylabel('相位')gridon布萊克曼窗wc=0.143N=41%總點數L=(N-1)/2n=0:N-1%取樣N-1個點hn=wp/pi*cos(wc*(n-L))http://www.wenku365.com/(n-L)-1/pi*sin(wp*(n-L))http://www.wenku365.com/(n-L)http://www.wenku365.com/(n-L);%窄帶脈沖響應公式hn(L+1)=0wn=blackman(N)'%blackman窗hn=hn.*wn%原函數與窗卷積figure(1)%圖1stem(hn)%產生時序圖title('時序圖(blackman)')%圖1標題xlabel('n')%x軸單位ylabel('幅度')%y軸單位[mag1,rad]=freqz(hn);%計算頻率響應m=20*log10(abs(mag1));holdofffigure(2)%圖2plot(rad,m),gridon%顯示頻率幅度特性title('幅度特性(blackman)')xlabel('頻率')ylabel('幅度')gridon%網格顯示a=angle(mag1)%相角轉換figure(3)%圖3plot(rad,a)%顯示相位特性圖title('相位特性(blackman)')xlabel('頻率')ylabel('相位')gridon凱塞窗N=41%總點數L=(N-1)/2n=0:N-1%取樣N-1個點wc=0.143hn=wc/pi*cos(wp*(n-L))http://www.wenku365.com/(n-L)-1/pi*sin(wp*(n-L))http://www.wenku365.com/(n-L)http://www.wenku365.com/(n-L);%窄帶脈沖響應公式hn(L+1)=0wn=kaiser(N)'%kaiser窗hn=hn.*wn%原函數與窗卷積figure(1)%圖1stem(hn)%產生時序圖title('時序圖(kaiser)')%圖1標題xlabel('n')%x軸單位ylabel('幅度')%y軸單位[mag1,rad]=freqz(hn,1,4096);%計算頻率響應m=20*log10(abs(mag1));holdofffigure(2)%圖2plot(rad,m),gridon%顯示頻率幅度特性title('幅度特性(kaiser)')xlabel('頻率')ylabel('幅度')gridona=angle(mag1)figure(3)plot(rad,a)title('相位特性(kaiser)')xlabel('頻率')ylabel('相位')gridon5.圖形顯示1.漢寧窗設計圖：2.漢明窗（Hamming）設計圖3.布萊克曼窗設計圖4.凱塞窗設計圖6.設計總結通過2.5周的課程設計，我首先要感謝這個學校給我們這次機會將理論與實踐操作結合起來。在這次設計過程中，體現出自己單獨設計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發現自己平時學習的不足和薄弱環節，從而加以彌補。在此感謝我們的王老師.，老師嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；老師循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次模具設計的每個實驗細節和每個數據，都離不開老師您的細心指導。而您開朗的個性和寬容的態度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設計。同時感謝對我幫助過的同學們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學的友誼。由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免出現錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。7.參考文獻1．康華光，陳大欽.電子技術基

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