labview的声卡采集系统

t科研设计成果t

Abstrac:tWiththedevelopmentofcomputerstechnology,theappli2cationofvirtualinstrumentbecomesmoreandmorewidely.Thesys2temwasdesignedforsoundcardsignalacquisitionandanalysisthroughcomputer.ByusingthetechnologyofLabview,thesystemcouldrealizereal2tmiesoundsignalacquisition,datamemory,andspectralanalysisanddisplaytheresul.tThissystemhadusedthesoundcardofpc,hadcharactersoflow2cos,tconvenientandflexi2bleinuse.

Keywords:Laboratoryvirtualinstrumentengineeringworkbench;soundsignalacquisition;spectralanalysis

仪器仪表用户

4)读取存储文件。该模块通过对保存的声音进行读取,

将历史数据的数据波形,声音格式等显示出来。

5)信号分析。完成信号的参数测量,幅度相位谱,功率谱的分析,其中对信号的周期平均,周期均方根,正峰,反峰,峰峰值等参数进行了图形及数值显示。

3 系统的设计过程

3.1 前面板的设计

VI程序的前面板是一个交互式的用户界面,相当于真实物理测试仪器的仪器面板。设计时本文采用常用的子目录系统方式,当在主面板上选择不同的操作时,进入不同的界面。

启动系统后,需要设置声卡的一些参数,包括设备ID、采样模式、每通道采样采样频率、采样通道类型、采样比特率。不同的设置其后面采样的结果是不一样的,参数的设置如图1

0 引言

传统的测试技术由于硬件价格昂贵,不同的测试对象其硬件平台不一样,导致了现代测试技术中其发展比较滞后。随着计算机总线技术、软件技术的发展,自动测试系统发生了巨大的变化。虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命,代表着仪器发展的最新方向和潮流[1]。虚拟仪器利用计算机来控制相应的与其连接的,具有仪器功能的硬件,能够完成对输入、输出信号的采集、控制、数据分析和显示,能够实现传统仪器的功能。与传统的测量仪器的设计方法相比,它具有成本低、功能强大、集成度高、质量可靠、维护方便等优点[2]。文中,该系统通过计算机上的声卡来采集声音信号,由计算机上的虚拟仪器程序来控制采集、分析、显示,因此该系统的硬件完成信号的输入功能,软件则是整个系统的关键。

1 虚拟仪器与Labview

1.1 Labview特点

Labview是NI公司推出的虚拟仪器开发平台软件,是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言[3]。Lab2view采用数据流编程方式,程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。它用图标表示函数,用连线表示数据流向。通过其图形化软件开发环境,它能够直观简便的编程。另外,众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持,为用户快捷地构建自己在实际生产中需要的仪器系统创造了基础条件。1.2 虚拟仪器简介

虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和(或)硬件,使得在操作计算机时,就像是在操作一台自己设计的专用的传统电子仪器[4]。虚拟仪器系统中,硬件解决信号的输入输出,软件是整个仪器系统的关键,任何一个使用者都可以通过修改软件的方法,方便地改变、增减仪器系统的功能和规模,所

以有/软件就是仪器0之说[5]

。

2 总体设计

本文设计的声卡信号采集及分析系统主要是应用计算机上的声卡对声音信号进行数据采集、显示、波形存储和回放。能够对信号参数测量结果、幅度相位谱、功率谱等进行波形显示。该系统主要由以下几个模块组成:

1)配置声卡参数。在配置参数前面板上对设备ID、采样模式、每通道采样数、采样频率、采样通道类型、采样比特率等进行设置。

2)启动采集。该模块包括声音信号采集波形和保存及停止三部分。保存时,系统开始保存从声卡采集的声音信号,动态地显示在波形图中,并提示用户设置文件保存路径。

3)信号保存。此模块利用while循环中的条件结构来实现,当保存布尔值为True时,模块提示用户设置文件保存路径,然后自动配置声音输入,启动声音输入采集,读取声音,写入声音文件。

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所示。

图1 声卡参数设置前面板(运行中)

声卡参数设置完后,系统回到主界面。我们就可以对从外

界输入的声音信号进行采集和保存了。为了满足不同数据的存储格式和性能要求,Labview提供了多种文件类型:文本文件、表单文件、二进制文件、数据记录文件、XML文件、配置文件、波形文件、基于文本的测量文件、数据存储文件等.数据记

录文件和波形文件操作比较简单[6]

,在本设计中都可以应用.本系统是处理声音的波形数据,因此选择了波形文件作为存储的文件格式。

声音信号保存完毕后,系统又回到运行界面,下一步就可以对刚才保存的声音文件进行各种分析了。Labview内建了600多个分析函数,能轻松地提取有用信息进行测量数据分析和信号处理;本系统中我们选择了信号处理工具里面的FFT功率谱,FFT频谱(幅度-相位),幅值和电平测量等分析函数,并将这些分析结果以图形和数值显示的方式呈现在前面板上,如图2

所示。

图2 声卡信号分析结果(运行中)

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