利用 LabVIEW 搭建程序，先合成含噪正弦波（正弦信号与高通滤波后的噪声叠加），再通过低通滤波提取纯净正弦波，实现噪声去除，常用于信号处理、测试测量场景，验证滤波算法对正弦信号的降噪效果。

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功能说明

1. 信号生成

• 功能：生成指定频率正弦波，通过高通滤波（Highpass）处理均匀噪声得到高频噪声，再与正弦波叠加，模拟含噪信号。

• 使用场合：信号模拟场景，如构建受高频噪声干扰的正弦信号，用于滤波算法测试、信号处理教学。

• 特点：灵活配置参数（频率、滤波截止频率等），快速构建复杂含噪信号；可视化连线直观呈现信号流程。

• 注意事项：需匹配采样率与信号频率，避免频率混叠；高通滤波截止频率需合理设置，过高易保留过多低频噪声，过低会过度衰减噪声能量。

• 对比类似功能：与直接叠加固定幅值噪声相比，通过滤波生成特定频段噪声，更贴近实际场景（如工业环境高频电磁干扰），干扰模拟更精准；但操作稍复杂，需理解滤波原理。

2. 低通滤波

• 功能：对含噪正弦波执行低通滤波，保留低频正弦信号，滤除高频噪声，提取纯净正弦波。

• 使用场合：信号降噪场景，如从复杂干扰信号中恢复目标低频正弦信号（如传感器微弱正弦输出去噪）。

• 特点：通过配置截止频率、滤波器阶数，灵活控制滤波效果；阶数越高，过渡带越窄，滤波越 “陡峭”，但可能引入相位失真。

• 注意事项：截止频率需高于正弦波频率、低于噪声主要频率，否则可能滤除目标信号或残留噪声；高阶滤波计算量大，需考虑系统算力。

低通滤波是一种让低频信号正常通过，而阻隔、减弱超过设定临界值高频信号的过滤方式，在多个领域都有广泛应用，以下是它的使用范围、特点等介绍：

使用范围

• 电子电路领域

• • 电源滤波：在直流电源电路中，整流后的电压往往包含交流纹波成分，低通滤波器可以滤除这些高频纹波，使输出的直流电压更加平滑稳定，为后续电路提供纯净的电源 。比如在电脑电源、手机充电器等设备中，都应用了低通滤波电路来保证供电质量。

  • 信号处理：在传感器信号采集等场景中，采集到的信号可能混入了高频干扰噪声，低通滤波器能够滤除这些噪声，保留有用的低频信号。例如在温度传感器、压力传感器的信号处理电路中，可提升传感器信号的可靠性。

  • 音频处理：能去除音频信号中的高频杂音，如嘶嘶声、爆破音等，提升音质。同时，低通滤波器还用于驱动重低音喇叭，阻隔它们不能有效传播的高音节拍，使重低音效果更好。

• 数字图像处理领域

• • 图像去噪：图像在采集和传输过程中容易受到噪声干扰，像椒盐噪声、高斯噪声等高频噪声，可通过低通滤波来削弱。例如在医学影像（X 光图像、CT 图像等）处理中，能减少噪声对病变区域判断的干扰，辅助医生更清晰地观察图像细节 。

  • 图像模糊处理：通过设置合适的截止频率，低通滤波可以模拟模糊效果。在一些需要对图像特定区域进行隐私保护（如监控画面中的人脸），或者在艺术创作中营造特殊氛围时会用到。

  • 图像平滑处理：保留图像的低频信息，也就是大体轮廓和色彩，减弱高频信息（如边缘、纹理等细节），使图像看起来更加自然、柔和，在图像预处理阶段应用较多，有助于后续的图像识别或分析任务 。

• 通信领域

• • 信号重建：在数字信号传输过程中，接收端可以利用低通滤波器对接收的信号进行处理，消除量化噪声，恢复出更接近原始的信号，提高通信质量。例如在手机通话、数据传输等场景中，能减少杂音干扰，让语音更清晰，数据传输更准确 。

  • 抗干扰：无线电发射机使用低通滤波器来阻塞可能引起与其它通信发生干扰的谐波发射，避免对其他通信频段产生干扰，保证通信的正常进行。

特点

• 频率选择性：能够明确区分低频和高频信号，允许低频信号通过，抑制高频信号，通过设定截止频率来界定低频和高频的范围。

• 信号平滑作用：无论是在时域还是频域，都能对信号起到平滑效果，去除信号中的突变和高频波动成分，使信号变得更加稳定和连续 。

• 不同类型滤波器特性各异：常见的低通滤波器有巴特沃斯低通滤波器、切比雪夫低通滤波器等。巴特沃斯低通滤波器在通带内具有平坦的频率响应，信号失真小；切比雪夫低通滤波器则可以在相同阶数下，获得更陡峭的过渡带，即对高频信号的抑制能力更强，但在通带内可能存在一定的幅度波动 。

• 存在一定局限性：理想的低通滤波器难以实现，实际的滤波器在通带内可能存在一定的衰减，阻带内也无法完全阻隔高频信号；此外，低通滤波在去除高频噪声的同时，可能会损失一些高频的有用信号，比如在图像去噪时，可能会使图像边缘变得模糊，影响图像的细节 。

与其他滤波方式对比

• 与高通滤波对比：高通滤波与低通滤波相反，它允许高频信号通过，抑制低频信号。高通滤波常用于增强图像边缘、提取信号中的高频特征等场景，而低通滤波主要用于平滑和去噪 。

• 与带通滤波对比：带通滤波只允许特定频段的信号通过，而抑制该频段之外的信号。低通滤波相对来说没有频段限制，只要低于截止频率的信号都能通过，主要应用于对低频信号的保留和高频噪声的去除 。