基于LABVIEW和PC机声卡的测试系统
基于Labview的声卡信号采集及其分析系统设计
基于Labview的声卡信号采集及其分析系统设计labview的声卡采集系统仪器仪表用户t科研设计成果t2 系统软件设计本系统软件在MicrosoftVisualC++6.0环境下编写,包括用户操作界面、实时显示检测模块,数据通信模块,数据管理模块。
用户操作界面主要是为技术人员提供友好的人机接口,将经过处理的数据以直观的人性化的方式实时显示在屏幕上,并在重要数据进行监控,当其超过安全限值时在屏幕上显示报警状态;数据通信模块负责本地机与前端设备及后台机之间的通信任务;数据管理模块负责为技术人员提供历史数据,其中数据通信模块是整个系统的核心,软件流程图如图2所示。
4 数据库分层结构本系统利用ACCESS关系型数据库和ADO技术储存数据,在设计过程中采用了多层结构的设计方法,用以降低各模块之间的耦合,提高模块之间的内聚,如图3所示。
图3 模块划分图5 结束语经验证,本系统扩展性强,灵活度高,满足实时性、准确性、可靠性的要求,在实际应用中能够充分发挥各个模块之间的功能。
t参考文献[1]H.Santos,P.Reid,J.Jones,J.McCsakil.lDevelpoingtheMi2cro2FluxControlMethod2Part1:SystemDevelopment,FieldTestPreparation,andResultsS PE/IADC97025[2]高岩,胡湘炯.钻井工程系统仿真技术[J].石油钻探技术,1994,22(2):16-18.[3]袁其骥,孙彪,张昌元,杨映炜.SWPI-1钻井工程培训模拟器主要数学模型及主控程序设计[J];西南石油学院学报,1997,19(4)[4]明日科技,宋坤等编著.VisualC++开发技术大全[M].北京:人民邮电出版社,2021.3[5]DavidJ.KruglinskiVisualC++技术内幕[M].潘爱民,王国印,译.北京:清华大学出版社,2001.[6]CameronHughes,TraceyHughes著C++面向对象多线程编程[M]北京:人民邮电出版社,2021.[7]崔莹,王华军,姚雪峰编著.VisualC++数据库实用编程100例[M].北京:中国铁道出版社,2021.作者简介:姜宇东(1985.01-),男,测试计量技术及仪器专业硕士研究生,研究方向:仪表自动化及计算机检测;胡泽,男,教授,主要研究方向:数字信号处理和神经网络等;祁芳芳,女,测试计量技术及仪器专业硕士研究生。
基于LabVIEW和声卡的数据采集同步控制系统
系统可以实现 3 个基本功能: 反射声信号的实时采集存 储、控制电磁阀开闭产生脉冲射流以及数据采集和脉冲射流喷 射的同步控制。反射声信号的实时采集存储是通过 LabVIEW 编程结合声卡、信号调理装置和传声器来实现的。通过编程可 以选择数据采集 开 始 的 时 间、采 样 率 和 采 样 点 数,使 数 据 采 集 能够配合脉冲射流喷射时间。为了将从同步信号发出到脉冲 射流喷射之间的延迟时间控制在 50 ms 左右,系统首先通过 LabVIEW 编程结合声卡输出周期变频率信号,经过 F / V 转换电 路把周期变频率信号转换成周期方波电平信号再驱动固态继 电器控制电磁阀开闭产生脉冲射流。 2 同步控制系统硬件组成 2. 1 数据采集系统硬件组成
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制信号可以通过声卡的耳机通道进行输出。用 PC 机内部集成 的声卡代替一些低档的数据采集装置实现声音数据采集功能 和输出电磁阀控制信号功能可以降低系统成本。
传声器的作用是将反射声信号转换成电信号,系统采用 ZL - 301 型声音传感器,该声音传感器不仅具有较高的稳定性和 较宽的频率响应范围 ( 16 Hz ~ 100 kHz) ,而且具有防水的功 能。麦克风与相配套的 PM10B - 12 外置信号调理装置一起使 用,能 够 不 失 真 地 采 集 水 射 流 反 射 声 信 号 并 通 过 声 卡 传 送 到 PC 机内。 2. 2 电磁阀控制系统硬件组成
从而快速可靠地关断电磁阀,控制硬件电路图见如图 2 所示。
图 2 控制系统电路图
3 同步控制系统软件设计
3. 1 电磁阀控制信号产生与输出程序
要实现 F / V 转换芯片 LM2907 输出周期方波控制信号,声
卡输出的控制信号必须是变频率信号。与方波电平的高低电
基于LabVIEW和声卡的音频信号采集、分析系统设计
基于LabVIEW和声卡的音频信号采集、分析系统设计作者:卢泽宇亓夫军石娇来源:《科技与创新》2016年第04期摘要:利用LabVIEW软件,并结合计算机声卡设计了一款操作简单、通用性较强的音频信号采集、分析系统。
借助该系统完成了在音频范围内的信号采集工作,并在时域、频域内对频谱进行了具体分析。
该系统投入使用后,具备数据采集、在线分析和离线分析等功能,实用性较高。
关键词:LabVIEW;声卡;音频信号;信噪比中图分类号:TP391.42 文献标识码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2016.04.058随着科学技术水平的提升,虚拟技术得到了广泛应用。
LabVIEW是当前开发虚拟仪器的平台之一,而声卡是一种特殊的数据卡,主要用于收集音频信号,将此二者结合运用,可创建音频信号的采集、分析系统。
1 音频信号采集、分析系统的具体设计1.1 硬件设计在硬件设计方面,主要运用了笔记本电脑的声卡。
声卡一般分为Mic In和Line In信号输入接口。
通过Mic In输入时,会受到前置放大器的影响,易引入噪声信号,导致整个信号进入过负荷状态;通过Line In输入时,具有噪声干扰较小的优势,且动态化特性良好。
对于声卡而言,采样频率最高能达到96 kHz,采样位数可达16位和32位,每路输入信号的最高频率通常被控制在22.05 kHz。
16位数字系统的信噪比能达到96 dB,与专业的数据采集设备相比,具备一定的优势。
1.2 软件设计在软件设计方面,将LabVIEW软件作为基础性平台,可以循环模式搭建总体框架。
循环模式作为生产数据的基本循环体系,可有效处理数据。
在数据音频信号的传播过程中,如果处理速度慢于生产数据的速度,则数据会存储在列队函数所创建的缓冲区中。
当数据处理能力无法满足处理要求时,则会调用缓冲区中的数据,最终将提供新的生产元素,确保生产与需求同步。
此外,在软件平台的设计中,音频信号的采集、分析系统具备同时处理多任务的能力。
浅谈声卡与LABVIEW软件的虚拟试验系统
浅谈声卡与LABVIEW软件的虚拟试验系统摘要:本实验是建立在虚拟实验系统上的,它采用与传统的专业数据采集卡相比有较高的性价比的声卡作为数据采集卡,利用虚拟技术中的模块作为前面板,可以在计算机上进行及时操作,不必拘泥于传统的测量方式和仪器形式,能够及时发现测试中的问题并可结合相关实验作出灵活修改,为每个学生提供了亲自制作、操作、改造仪器的可能,使每个学生都能充分从实验中得到锻炼,为教学工作的深入取得了良好效果,关键词:声卡虚拟技术教学实验虚拟仪器(Virtual Instrument简称VI)是仪器技术与计算机技术相结合的产物,它是全新概念的新型仪器,是对传统仪器的重大突破,它的出现改变了人们长久以来的测控思维方式,开始了仪器仪表行业的新篇章,是测控仪器里的一次“工业革命”。
建立传统的测试实验室需要大量的测量仪器,不仅价格昂贵,而且给实验的展开带来了一定的难度。
因此,降低实验设备成本和使更多的学生参与实验成为现如今教学测试实验室的迫切要求。
声卡的作用就是实现两者的转换。
声卡分为模数转换电路和数模转换电路两部分:模数转换电路负责将麦克风等声音输入设备采到的模拟声音信号转换为电脑能处理的数字信号;而数模转换电路负责将电脑使用的数字声音信号转换为喇叭等设备能使用的模拟信号。
声音显示程序流程图如下图所示,在程序的后面板采用了如下采集方式:(从话筒中采集信号)、、、、、,系列模块进行声音信号采集。
声音显示程序前面板一、声卡采样与分析声音信号从声卡采集出来以后必须进行相关性的分析,否则所采集的信号就不能很好地显示和进行后期的处理与分析,在前一个实验中本身声音的显示就包含着对声音的采样分析,这里对相关知识不在一一陈述,下列如图所示为声音采样及分析实验前面板。
二、声卡信号的采集、存储与处理其前面板的采集与处理和上述几个一样,不同的是信号的存储模块与前者不尽相同,前后面板如下图所示。
(前面板)后面板(部分程序)三、硬件系统设计基于声卡的虚拟实验系统是建立在数据采集的基础上的,具有良好的数据采集系统是保证优质信号来源和处理的基础。
labview基于声卡的数据采集系统
实验2 基于声卡的数据采集系统1 实验目的(1)学习声卡作为数据采集装置的Labview编程方法;(2)从设计中深入理解虚拟仪器的组成,理解数据采集,数据分析的重要性,用Labview实现测试系统的优点;(3)实验的应用:目前的测试实验教学实验中常常要用到A/D采集卡,而A/D采集卡价格不菲,以实验室有限的经费,不能较多第购置以供同学们实验使用,进而考虑计算机中的声卡本身就是一个A/D、D/A 的转换装置,而且造价低廉,性能稳定,在教学实验中完全可以满足实验的需求,可以进一步开发研制一个广泛应用的测试教学实验系统。
2 实验设备、仪器计算机、声卡、Labview软件,其组成如下图:3 实验任务设计一个基于声卡的频谱分析仪,可以采集和分析从麦克风输入的声音。
要求仪器可以调节采样频率、数据缓冲区的大小等,可显示其波形,保存并对波形作幅值频谱分析。
4 实验原理4.1 声卡简介声卡是现在计算机中非常常见的一个组件,是多媒体的标准配置。
与声卡声音采集相关的两个专业术语是声音采样和声道。
声音采样,即在模拟声音波形上每一个时间间隔取一个幅度值,把自然界的模拟音转变为数字音时。
声音采样的描述有两个指标:'采样位数'和'采样频率'。
采样位数就是指用来描述波形幅度的细腻程度,8位声卡可以把波形划分为256个级别,而16位声卡就可以划分为64×1024个级别,现在的声卡一般都采用16位的声卡。
'采样的频率'是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数,采样频率越高声音的还原就越真实越自然,现在声卡采样频率一般有22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级,22.05 KHz是FM广播的声音品质,44.1KHz则是理论上的CD音质界限,而48KHz则更加精确一些。
声道,就是声卡处理声音的通道的数目,以前是单声道,后来又发展出立体声、5.1声道、四声道等的标准。
基于LabVIEW和PC机声卡的虚拟振动测试系统
到的信号做相应 的处理。传统 的振动测试系统由于 资金投入大 、 所需仪器繁多、 功能单一 、 灵活性较差等
弱点 , 其应 用 范 围受 到 严 重 限制 。 Lb Iw( aoa aV E Lbr.
tesu dcr f C aeu e o si t evr a irt nts sse i i p p r na dt n, h aiit n v i bl h o n ado r sdt c ntuet iu vb ai et y tm t s a e.I d io tef sbl a d aal i P o t h tl o nh i e i y a —
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2 0 第 9期 07年 文 章 编 号 :0 627 ( 07 0 -0 8 2 10 -4 5 2 0 )90 1- 0
计 算 机 与 现 代 化 J U N IY IN AHU I A J U XA D I A S
总第 15期 4
( nier gTa igC ne o Y na U e t, at 60 5 C ia E gne n r nn etr f at mvmi Y na 2 40 , hn ) i i i y i
Ab t a t T eta i o a i r t n ts y tm a e ma y d s d a tg s u h a l ny o sr me t ,lr e iv s n ,sn l s r c : h r dt n lvb ai e t s i o s e h v n a v n a e ,s c s p e t fi t i n u n s a g n e t me t i ge
基于PC声卡和LabVIEW的音频分析仪设计
进行 一次 完整 的音 频测 量 及分 析需 要使 用低 失 真音 频信 号源 、 直流 电压 表 、 交 频率计 、 示波 器 、 谱 分析 频 仪等 多种 硬件 仪 器 , 买 整 套 的测 试 系 统 花 费 比较 购
大, 因此 一些 科技 工作 者 开始研 发 智能 音频 分析 仪 , 如 以单 片机 A M 开发 R , 是很 难 实 现 仪器 功能 但
容 。 测 试 结 果 表 明 ,该 音频 分 析 丰 富 了计 算 机 网络 实 验 功 能 ,画 面 形 象 生 动 ,视 觉效 果 明 显 。 关 键 词 :虚 拟 仪 器 ;L b I W ;音 频 分 析 aV E 中图 分 类 号 : N 1 . T 923 文 献 标 识 码 : A di1 .9 9ji n 17 - 3 52 1 .4 09 o:0 36 /.s .6 2 4 0 .00 0 .3 s
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A bsr t Sn e t e a d o a ay i n tume to a d r s x nsv t ac : ic h u i n l ss i sr n fh r wa e i e pe i e, ha o g m an a c ro s l n i t n e pe id
高丙坤 ,高润柠 ,王 静 ,陈 聪
13 1 ) 63 8 ( 东北 石 油 大学 电气信 息工程 学院 昂贵 ,更新周期 长 ,可 扩性差 。为此 ,基 于计算 机 网络 中的声 卡 ,利用 虚拟仪
器 ,借助 L b I W 开发 了音频 分析 仪 ,内容包 括音 频 的采集 和存储 、音频 的参 数测 量 、音频 的谱 分析 等 内 aV E
a d i r o b x a e n sha d t e e p nd d,t sp p ri e a VI hi a e l s L b EW o d sg h u o a l ss i sr me t s t e i n te a di nay i n t u n ,whih c u e o n a d a d v ru li sr me .I ncu e h ud o a q ii o s ss u d c r n i a n t t u nt ti l d st e a i c u st n,t u i a a t r a u — i hea d o p rmee sme s r i g a d t e a i pe t m n l ss t .Te tr s ti le ha h u i n l ssi sr me th s e — n n h udo s c r u a ay i ,e c s e ul mp is t tt e a d o a ay i n t u n a n rc e he c mp tr n t r x e i n u c in nd a h e e ii ma e nd g o iu lef c ih d t o u e ewo k e p rme tf n t s a c iv d v vd i g s a o d v s a fe t o
基于LabVIEW及声卡的工程装备噪声测量系统设计
基于LabVIEW及声卡的工程装备噪声测量系统设计徐肖攀;周建钊【摘要】为测量和分析工程机械的噪声数据,设计了一种简洁的音频数据采集系统.声卡作为采集卡进行音频数据采集并输入计算机,通过LabVIEW编写的虚拟仪器应用程序进行处理.测试表明:系统能够很好地完成实时监测、信号分析和同步存储等功能.这种新型数据采集系统可使工程装备故障检测中声音信号的采集分析更加智能化、信息化,有效地减少系统配置成本.%To survey and analyze the noise signals in engineering machinery, this paper designs a simple noise measurement system. The sound card is used to collect the audio signals, then the signals are entered in computer and processed by the use of the applied program of virtual instrument based on Lab VIEW software, Experiments show that in this system the real-time monitoring, signal analysis and data synchronous storage are performed perfectly. This new system is used to collect and analyze, the audio data of the failure detection in engineering equipment more intelligently and informatively and effectively reduce the cost of the system devices.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2013(042)002【总页数】3页(P134-136)【关键词】虚拟仪器;LabVIEW;声卡;数据采集;系统设计【作者】徐肖攀;周建钊【作者单位】中国人民解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京210007【正文语种】中文【中图分类】TH12;TB4840 引言现代工程装备往往工作在高温、潮湿、振动、噪声和灰尘等极为恶劣的环境中,驾驶操作人员健康受到极大的影响。
基于LabVIEW和声卡的音频分析仪设计
基于LabVIEW和声卡的音频分析仪设计周南权;全晓莉【摘要】An audio signal acquisition-analysis-system project based on the sound card and Lab VIEW is provided, considering that the sound card is the basic configuration of computers and its low price, practicability, and the function as a data acquisition board within the range of audio frequency. Audio signals were collected into computer through sound card, then analysed both in time domain and frequency domain by using graphic programming language in Lab VIEW. Practical applications of this project prove that both the software part and the hardware part of this system can be easily designed and there are many other advantages like short development circle, low-cost, high acquisition accuracy, strong compatibility and extensibility, easy to upgrade and maintain. Furthermore, users can realize multi-channel acquisition system by adding several sound cards on their PCs and making these sound cards work in parallel. In conclusion, this signal-acquisition technique combining sound cards and Lab VIEW has very broad prospect in the area of engineering measurement and teaching practice.%提出了一种基于声卡和LabVIEW的音频信号采集分析系统的设计方案.利用声卡把语音信号采集进入计算机,再利用LabVIEW图形化编程语言对音频信号进行时频域分析.实际应用表明:该系统的硬件和软件设计简单,开发周期短,成本低,采样精度高,同时又具有很强的兼容性和扩展性,易于升级换代和维护.此外,用户还可以在PC上配置多块声卡并行工作,实现多通道采集系统.声卡与LabVIEW相结合的信号采集技术在工程测试测量以及教学实践领域中具有广阔的应用前景.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2012(029)008【总页数】4页(P63-66)【关键词】音频分析仪;声卡;LabVIEW;虚拟仪器【作者】周南权;全晓莉【作者单位】重庆航天职业技术学院电子工程系,重庆400021;重庆理工大学电子信息与自动化学院,重庆400054【正文语种】中文【中图分类】TN911.6Abstract:An audio signal acquisition-analysis-system project based on the sound card and LabVIEW is provided,considering that the sound card is the basic configuration of computers and its low price,practicability,and the function as a data acquisition board within the range of audio frequency.Audio signals were collected into computer through sound card,then analysed both in time domain and frequency domain by using graphic programming language in LabVIEW.Practical applications of this project prove that both the software part and the hardware part of this system can be easily designed and there are many other advantages like short development circle,low-cost,high acquisition accuracy,strongcompatibility and extensibility,easy to upgrade and maintain.Furthermore,users can realize multi-channel acquisition system by adding several sound cards on their PCs and making these sound cards work in parallel.In conclusion,this signal-acquisition technique combining sound cards and LabVIEW has very broad prospect in the area of engineering measurement and teaching practice.Key words:audio analyzer;sound card;LabVIEW;virtual instrument信号采集分析系统包括传感器、信号调理器、数据采集卡和控制软件等。
基于LabVIEW和声卡的数据采集系统
基于LabVIEW和声卡的数据采集系统发布日期:2005-10-23作者:魏晨阳朱健强来源:微计算机信息摘要:本文提出了一种基于LabVIEW和声卡的数据采集系统,该方法实现简单、性价比高。
生成的采集软件交互性好,操作方便,并且可以根据用户的需求进行功能扩充,为低成本下构建数据采集系统提供了一种思路。
关键词:LabVIEW,声卡,数据采集1. 引言数据采集系统的主要任务是将被测对象的各种参数做A/D转换后送入计算机,并对采到的信号做相应的处理。
数据采集系统分为软件和硬件两部分。
数据采集软件通常根据用户的要求进行编写,选择好的开发平台可以起到事半功倍的效果。
LabVIEW是一个较好的图形化开发环境,它内置信号采集、测量分析与数据显示功能,提供超过450个内置函数用于分析测量数据及处理信号,将数据采集、分析与显示功能集中在了同一个开放式的开发环境中。
LabVIEW 的交互式测量助手(assistant) 、自动代码生成以及与多种设备的简易连接功能,使它能够较好地完成数据采集。
数据采集硬件包括传感器、信号调理仪器、信号记录仪器。
前两者已有专门的厂商研发。
计算机采集卡是信号记录仪器中的重要组成部分,主要起AD转换功能。
目前主流数据采集卡都包含了完整的数据采集功能,如NI公司的E系列数据采集卡、研华的数据采集卡等,这些卡价格均比较昂贵。
相对而言,同样具备A/D功能的声卡技术已经成熟,成为计算机的标准配置,在大多数的计算机上甚至直接集成了声卡功能,无需额外添加配件。
这些声卡都可以实现两通道、16位、高精度的数据采集,每个通道采样频率不小于44KHz。
对于工程测试,教学实验等用途而言,其各项指标均可以满足要求。
2. 采集系统的组成原理2.1采集系统的硬件组成典型数据采集系统的硬件组成有通用的模式,如图1。
按照测试的内容选择适当的传感器和与之相配套的信号调理仪器。
信号记录仪器采用计算机,计算机内置的声卡作为A/D转换设备。
基于声卡和labvIEW的虚拟仪器设计
基于声卡和labvIEW的虚拟仪器设计一、设计题目本次大作业基于“硬件的软件化”思想,在对信号分析、虚拟仪器技术和声卡的实用性进行理论分析的基础上,利用虚拟仪器专用语言LabVIEW开发环境,设计基于声卡的虚拟仪器。
用普通的计算机声卡代替商用数据采集卡,利用声卡的DSP技术和LabVIEW的多线程技术实现信号的数据采集,开发基于PC机声卡的虚拟仪器,可实现数据采集,信号分析,信号存储,信号回放、输出等多种功能。
要求:1.程序可通过声卡采集、存储线路输入口的信号,或麦克风接口的信号或计算机内部产生的信号,并实时显示波形。
(1)缓存区大小调节按钮,用于调节数据缓存区大小;(2)声音格式,调节声卡采集数据时的参数,可以调节通道数如单声道和双声道、采样频率可以选择8000Hz、11025Hz,22050Hz、44100Hz四种采样频率。
采样位数为8位,16位可选;(3)一个用来停止采集的控制按键;2.对采样的信号进行一些分析和处理(时域分析和频域分析)。
其中时域分析包括实时显示波形,测量信号电压、频率、周期等参数;频域分析包括幅值谱、相位谱、功率谱和FFT变换等。
3.保存采样的信号数据,以文本文件的形式保存,通过用户界面可将数据以excel形式提交给用户。
4.点击回放按键。
面板上可显示回放存储数据的波形,或计算机内部产生的信号波形(需通过控件来选择),同时信号通过声卡完成D/A转换输出,连接计算机线路输出接口与真实示波器,可对虚拟仪器前面板显示的波形与传统示波器显示波形做对比。
5.设计界面要美观,程序可读性好。
需合理排布用户前面板,体现良好的程序用户交流界面。
注意:1.计算机内部产生的信号:通过调用框程图中的不同功能函数,得到不同的信号。
面板上可选择信号类型按钮:选择正弦,余弦、三角波、方波、锯齿波等;频率选择按钮:调节输出信号的频率;幅值调节按钮:调节输出信号的幅值。
2.采集从线路输入口Line In或麦克风接口Mic In的外部信号由信号发生器提供。
基于LABVIEW和PC机声卡的测试系统
基于LABVIEW和PC机声卡的虚拟测试系统测控技术与仪器专业[摘要]针对传统测试系统所需仪器繁多、资金投入大、功能单一、灵活性较差的弱点,本文利用声卡DSP技术和LabVIEW技术,提出了一种基于声卡的数据采集与分析的廉价方案,具有实现简单、界面友好、性能稳定可靠等诸多优点,在LabVIEW环境中实现了音频信号的采集分析及数据存盘重载,并结合应用实例验证了该系统的可行性及有效性;而且该系统具有双通道、高保真、22KHz甚至44KHz的采样率,实现了音频信号的实时采集、实时存储、信号分析(时域分析和频域分析)等多种功能,可以推广到语音识别、环境噪声监测和实验室测量等多种领域,应用前景广阔。
[关键词] 声卡;数据采集;信号分析;LabVIEWVirtual Test System Based on LabVIEW and PC Sound Card Measurement , Control Technology & Instrument Major LI Xiao-fan Abstract:The traditional vibration test system have many disadvantages,such as plenty of instruments,large investment,single function,less flexibility.Therefore,Based on DSP technology and LabVIEW, this paper brings forward a low price solution of sound card based data acquisition and analysis system, with its advantages of easy implementation, friendly interface and steady performance. In the range of voice frequency,data saving and overloading is successful in LabVIEW.In addition,the feasibility and availability of this system are validated with an apphcation example.As this system has the qualities of dual channel, high-fidelity, 22 KHz even 44KHz sampling rate, it realized the multiple functionof real-time audio signal acquisition, real-time storage, playback, signal analysis (time domain analysisand frequency domain analysis), etc. With broad application prospect, this solution can be extended to the field of speech recognition, ambient noise monitoring and laboratory measurement etc.Key words:sound card;data acquisition;signal analysis;LabVIEW目录1 引言 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 虚拟仪器技术国内外研究状况 (2)1.2.1 虚拟仪器发展综述 (2)1.2.2 国外虚拟仪器研究现状 (2)1.2.3 国内虚拟仪器和基于声卡的数采系统研究现状 (3)1.3 LabVIEW的编程环境简介 (4)1.3.1 labview简介 (4)1.3.2 labview编程环境 (5)2 声卡的简介 (5)2.1 声卡的分类 (5)2.2 声卡的结构 (6)2.3 声卡的工作原理 (6)2.4 声卡的性能指标 (7)3 系统功能设计 (8)3.1 硬件实现 (8)3.2 软件设计 (10)3.2.1开发环境 (10)3.2.2 虚拟示波器的设计 (11)3.2.3 声卡配置模块 (12)3.2.4 数据采集模块 (14)3.2.5 信号分析 (16)3.2.6 滤波模块 (18)4 进行数据采集前的试验准备 (20)5 系统调试过程 (22)结束语 (23)参考文献 (23)致谢 (24)1 引言1.1 选题背景及意义目前市售的数据采集卡都包含了完整的数据采集电路和与计算机的接口电路,但其价格与性能基本成正比,一般比较昂贵。
基于LabVIEW和声卡的数据采集分析系统设计
和分析等。
系统整体设计框图如图1所示。
图1系统整体设计框图2.1数据采集模块前面板设计
图2数据采集模块前面板设计
※基金项目:国家级大学生创新创业训练计划项目(201411360006);省级大学生创新创业训练计划项目(201711360056)作者简介:张军,四川攀枝花学院2014级测控技术与仪业学生。
限设为20kHz,下限设为20Hz。
图3时域分析前面板设计图4频域分析前面板设计数、频谱测量函数、时域分析函数等来实现,如图5所示。
图5系统程序框图设计
3结束语
本文采用普通个人计算机声卡和LabVIEW2010软件开发平台,实现了声音信号的实时采集、显示与存储、时域分析和频域分析。
实践表明,声卡优越的数据采集性能和LabVIEW强大的数据采集处理能力相结合,使整个采集系统的性价比高,人机界面交互性好,性能稳定,完全能满足日常数据采集和分析的基本要求。
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基于Labview的声卡数据采集与处理系统设计
view 软件设计声卡数据采集与处理系统,并详细介绍该系统软、硬件设计情况。在此基础上,利用
吉他多音色测试实验进行验证,测试结果表明,处在标准信号 3%的误差范围之内,检测准确度最
高为 93.76%,系统具备较高的稳定性及准确度。通过多次测试发现,误差处在 3~5%范围内,测试
准 确 度 处 于 最 高 状 态 。 表 明 本 文 所 设 计 的 系 统 能 及 时 获 取 声 音 信 号 检 测 结 果 ,满 足 语 音 识 别 、噪
技术的不断发展,LabVIEW 图形编程技术得到广泛 作 灵 活 的 数 据 采 集 与 处 理 系 统 尤 为 重 要 。 本 文 以
使 用 。 LabVIEW 是 由 NI 公 司 研 发 的 虚 拟 仪 器 平 台 LabVIEW 软件为研究对象,设计一款声卡数据采集
软件平台,是运用图表替代文本创建应用程序的图 与分析系统,该系统可顺利实现声卡数据采集与处
HU Cheng⁃juan (Shaanxi Xueqian Normal University,Network and Information Center,Xi’an 710061,China)
Abstract: According to the requirements of audio signal acquisition and analysis in various fields,based on the principle of sound card,this paper puts forward the data acquisition and processing system of sound card based on LabVIEW software,and introduces the hardware and software design of the system in detail. On this basis,using the guitar Multi-timbral test to verify,the test results show that within the error range of the standard signal 3 % ,the detection accuracy is up to 93.76 % ,the system has high stability and accuracy. Through many tests,it is found that the error is in the range of 3~5 % ,and the test accuracy is in the highest state. It shows that the system designed in this paper can get the results of sound signal detection in time,and meet the requirements of speech recognition and noise detection. Key words: LabVIEW;sound card hardware design;data acquisition and processing system
基于声卡和labvIEW的虚拟仪器设计说明
一、设计题目本次大作业基于“硬件的软件化”思想,在对信号分析、虚拟仪器技术和声卡的实用性进行理论分析的基础上、利用虚拟仪器专用语言LabVIEW开发环境,设计基于声卡的虚拟仪器。
用普通的计算机声卡代替商用数据采集卡,利用声卡的DSP技术和LabVIEW的多线程技术实现信号的数据采集,开发基于PC机声卡的虚拟仪器,可实现数据采集,信号分析,信号存储,信号回放、输出等多种功能。
要求:1.程序可通过声卡采集、存储线路输入口的信号,或麦克风接口的信号或计算机部产生的信号,并实时显示波形。
(1)缓存区大小调节按钮,用于调节数据缓存区大小;(2)声音格式,调节声卡采集数据时的参数,可以调节通道数如单声道和双声道、采样频率可以选择8000Hz、11025Hz,22050Hz、44100Hz四种采样频率。
采样位数为8位,16位可选;(3)—个用来停止采集的控制按键;2.对采样的信号进行一些分析和处理(时域分析和频域分析)。
其中时域分析包括实时显示波形,测量信号电压、频率、周期等参数;频域分析包括幅值谱、相位谱、功率谱和FFT变换等。
3.保存采样的信号数据,以文本文件的形式保存,通过用户界面可将数据以excel 形式提交给用户。
4.点击回放按键。
面板上可显示回放存储数据的波形,或计算机部产生的信号波形(需通过控件来选择),同时信号通过声卡完成D/A转换输出,连接计算机线路输出接口与真实示波器,可对虚拟仪器前面板显示的波形与传统示波器word版木.显示波形做对比。
5.设计界面要美观,程序可读性好。
需合理排布用户前面板,体现良好的程序用户交流界面。
注意:1.计算机部产生的信号:通过调用框程图中的不同功能函数,得到不同的信号。
面板上可选择信号类型按钮:选择正弦,余弦、三角波、方波、锯齿波等;频率选择按钮:调节输出信号的频率;幅值调节按钮:调节输出信号的幅值。
2.采集从线路输入口Line In或麦克风接口Mic In的外部信号由信号发生器提供。
基于LabVIEW和声卡的音频信号采集与分析系统设计
基于LabVIEW和声卡的音频信号采集与分析系统设计张岩文【摘要】Compared with the data acquisition card,the sound card has the following merits:low-price,easy-developing and flexible-system.In this paper,the design technology of hard—ware and software has been introduced in detail,including the background,the structure.On this base,the sound card and LabVIEW has been used to develop the audio signa1 acquisition and analysis system,which can be used to acquire and analyze the audio signa1.The system has better interface which can be maintained easily.In order to meet the need,the function of the system can be modified.It has been indicated in the application that the system has great sense in teaching and experiment.%详细介绍了系统的开发背景,软件结构和特点,系统地分析了数据采集硬件和软件设计技术,在此基础上以声卡为数据采集卡,以LabVIEW为开发平台设计了音频信号采集与分析系统。
这种系统具有界面友好,维护简单等优点。
系统不但可以实现对音频信号进行采集,还可以对采集的信号进行分析和保存。
基于LabVIEW和声卡的扬声器检测系统的设计和实现
3.1 硬件设计
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该系统采用模块化设计, 整个系统按照测试内容 的 不 同 分 解 成 配 置 参 数 、频 响 测 试 、阻 抗 测 试 、谐 波 测 试等模块, 各个模块集成于主程序框架中, 以后在程 序中添加或删除某项测试内容不需要对整个程序进 行大的改动, 方便后期功能扩展。各模块功能简单说 明如下:
1. 配 置 参 数 模 块 : 初 始 化 配 置 文 件 , 其 中 包 含 各 种 测 试 内 容 的 设 置 , 如 扬 声 器 规 格 、激 励 信 号 的 扫 频 范 围 和 方 式 、上/下 限 包 络 以 及 图 像 的 显 示 方 式 等 。
技 的功放单元。 * 注意声卡回放功能( playback) 的使用。回放功能
术 是指声卡在采集输入声音的同时将其输出, 即把所录
的声音同时放出来。如果系统中声卡的输出正好是其
创 输入的激励源, 那么回放功能的使用就很容易形成正 新 反馈, 并造成硬件的损坏, 例如扩声系统中的啸叫就
是由此引起的。为避免这种情况的出现, 在系统运行 前应调低声卡回放的增益值, 或者关闭回放功能。
3 系统结构
虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件 有机地融合为一体, 从而把计算机强大的计算处理能 力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起, 大大缩小 了仪器硬件的成本和体积, 并通过软件实现对数据的 显示、存储以及分析处理, 满足用户对于常规仪器通常 都不具备的图像打印、数据保存等功能的要求。
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基于LABVIEW和PC机声卡的虚拟测试系统测控技术与仪器专业[摘要]针对传统测试系统所需仪器繁多、资金投入大、功能单一、灵活性较差的弱点,本文利用声卡DSP技术和LabVIEW技术,提出了一种基于声卡的数据采集与分析的廉价方案,具有实现简单、界面友好、性能稳定可靠等诸多优点,在LabVIEW环境中实现了音频信号的采集分析及数据存盘重载,并结合应用实例验证了该系统的可行性及有效性;而且该系统具有双通道、高保真、22KHz甚至44KHz的采样率,实现了音频信号的实时采集、实时存储、信号分析(时域分析和频域分析)等多种功能,可以推广到语音识别、环境噪声监测和实验室测量等多种领域,应用前景广阔。
[关键词] 声卡;数据采集;信号分析;LabVIEWVirtual Test System Based on LabVIEW and PC Sound Card Measurement , Control Technology & Instrument Major LI Xiao-fan Abstract:The traditional vibration test system have many disadvantages,such as plenty of instruments,large investment,single function,less flexibility.Therefore,Based on DSP technology and LabVIEW, this paper brings forward a low price solution of sound card based data acquisition and analysis system, with its advantages of easy implementation, friendly interface and steady performance. In the range of voice frequency,data saving and overloading is successful in LabVIEW.In addition,the feasibility and availability of this system are validated with an apphcation example.As this system has the qualities of dual channel, high-fidelity, 22 KHz even 44KHz sampling rate, it realized the multiple functionof real-time audio signal acquisition, real-time storage, playback, signal analysis (time domain analysisand frequency domain analysis), etc. With broad application prospect, this solution can be extended to the field of speech recognition, ambient noise monitoring and laboratory measurement etc.Key words:sound card;data acquisition;signal analysis;LabVIEW目录1 引言 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 虚拟仪器技术国内外研究状况 (2)1.2.1 虚拟仪器发展综述 (2)1.2.2 国外虚拟仪器研究现状 (2)1.2.3 国内虚拟仪器和基于声卡的数采系统研究现状 (3)1.3 LabVIEW的编程环境简介 (4)1.3.1 labview简介 (4)1.3.2 labview编程环境 (5)2 声卡的简介 (5)2.1 声卡的分类 (5)2.2 声卡的结构 (6)2.3 声卡的工作原理 (6)2.4 声卡的性能指标 (7)3 系统功能设计 (8)3.1 硬件实现 (8)3.2 软件设计 (10)3.2.1开发环境 (10)3.2.2 虚拟示波器的设计 (11)3.2.3 声卡配置模块 (12)3.2.4 数据采集模块 (14)3.2.5 信号分析 (16)3.2.6 滤波模块 (18)4 进行数据采集前的试验准备 (20)5 系统调试过程 (22)结束语 (23)参考文献 (23)致谢 (24)1 引言1.1 选题背景及意义目前市售的数据采集卡都包含了完整的数据采集电路和与计算机的接口电路,但其价格与性能基本成正比,一般比较昂贵。
随着DSP(数字信号处理)技术走向成熟,PC声卡本身就成为一个优秀的数据采集系统,它同时具有A/D和D/A转换功能,不仅价格低廉,而且兼容性好、性能稳定、灵活通用,软件特别是驱动程序升级方便。
ISA总线向PCI总线的过渡,解决了以往声卡与系统交换数据的瓶颈问题,同时也充分发挥了DSP芯片的性能。
而且声卡用DMA(直接内存读取)方式传送数据,极大地降低了CPU占用率。
一般声卡16位的A/D转换精度,比通常12位A/D卡的精度高,对于许多工程测量和科学实验来说都是足够高的,其价格却比后者便宜得多。
如果利用声卡作为数据采集设备,可以组成一个低成本高性能的数据采集与分析系统。
当然,它只适合采集音频域的信号,即输入信号频率必须处于20~20000Hz的音频范围内。
如果需要处理直流或缓变信号,则需要其他技术的配合。
数据采集是信号分析与处理的一个重要环节,在许多工业控制与生产状态监控中,都需要对各种物理量进行数据采集与分析。
实际测量中,在满足测量要求的前提下,可以充分利用计算机自身资源,完成数据采集任务,从而节省成本。
表1中,对目前使用率较高、由美国国家仪器公司(NI)出品的USB-6008数据采集卡,与普通计算机上集成的AC97声卡,在主要技术指标和价格上进行了比较。
表1 USB-6008采集卡与声卡的比较由表1可见,一块具有12bit/10kHz采样率的8通道数据采集卡,虽然能够满足多种应用需要,但与计算机声卡相比其价格昂贵,同时许多功能在具体的应用场合并不使用,造成资源浪费。
而计算机声卡具有16bit/44kHz信号采样率,在许多领域能够满足数据采集与分析需要,个别性能指标还优于商用数据采集卡, 而且价格十分便宜,已经成为计算机的标准配置。
基于声卡的数据采集系统适合于任何一台装有声卡的计算机,具有廉价、方便、稳定、性能可靠等优点,配置多块声卡可构成高信噪比的多通道系统。
因此,其在自动化控制、医疗、电力、教学等许多领域已经得到了深入研究和广泛应用。
1.2 虚拟仪器技术国内外研究状况1.2.1 虚拟仪器发展综述虚拟仪器(Virtual Instruments,简称VI)是基于计算机的软硬件测试平台。
虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统,且功能灵活,很容易构建,所以应用面极为广泛。
目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境是美国国家仪器(NATIONAL INSTRUMENTS,简称NI)公司的创新软件产品[1]。
它是将仪器装入计算机中,以通用的计算机硬件及操作系统为依托,可以实现各种仪器的功能。
,随着计算机技术的发展,尤其是数字信号处理技术的进步,实现各种信号处理功能的软件算法越来越快,可用软件代替硬件实现信号处理功能。
虚拟仪器是用户根据自己定义、自行组合和开发的,因而利用虚拟仪器来替代传统的仪器设备后,用户将可大大提高工作效率或生产效率。
1.2.2 国外虚拟仪器研究现状电子仪器发展至今,大体可分为如图1中四个时代:模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。
图1 虚拟仪器的发展20世纪80年代中期,随着计算机技术与电子技术的飞速发展,在以计算机为平台的测控仪器中软件和总线的作用日益突出,测试仪器的物理功能越来越多,对计算功能的要求越来越强,传统的硬件化仪器的固有缺点(如封闭性、缺乏灵活性、响应速度慢等)已使它越来越不能满足测试仪器功能日益强大的要求,因此用软件取代硬件便成为仪器仪表领域的一个迫切需要解决的问题;同时,因为被测对象的频率范围越来越宽,因此要求总线具有相应的高速数据传输能力和灵活的扩展性能。
计算机总线技术、软件技术及相关技术的发展,使得微机在计算机仪器上的作用远远超出了计算机仪器发展初期主要是用来完成控制的范围。
特别是近10年来出现的数字信号处理器(DSP),它与微机软件相结合将产生强大的计算与控制能力,这使其在一定的实时性要求下取代了许多原来由硬件完成的功能并能完成许多硬件不能胜任的功能,这标志着“软件即仪器”时代的到来。
正是由于微电子技术和计算机技术飞速发展,一种全新的仪器结构概念导致了新一代仪器——虚拟仪器的出现。
它是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物,是传统仪器观念的一次巨大变革,是仪器产业发展的一个重要方向。
国外的仪器产业早在上个世纪80年代末就开始了虚拟仪器的研究工作。
在90年代以美国国家仪器公司(NI),Motorola公司等著名企业为代表,开始了仪器产业从数字化仪器、智能仪器向虚拟仪器的过渡。
1986年美国国家仪器公司第一次正式推出了虚拟仪器的概念。
到1997年9月1日,NI发布了一种全新的开放性、模块化仪器总线规范一一PXI 为止,按照测控功能硬件的不同,业界已经存在GPIB、VXI、PC-DAQ、和PXI四种标准虚拟仪器硬件体系结构。
从1990年开始,国际上陆续有虚拟仪器面市。
此后,虚拟仪器产品成倍增加,到1994年底,虚拟仪器制造厂已达95家,共生产1000种虚拟仪器产品销售额达3亿美元。
生产虚拟仪器的主要厂家有HP公司(目前生产100多种型号的虚拟仪器),Tektronix公司(目前生产80多种型号的虚拟仪器),Aglent公司(目前生产60多种型号的虚拟仪器)。
目前,这些厂家的产品已经进入我国市场。
1.2.3 国内虚拟仪器和基于声卡的数采系统研究现状(1)国内虚拟仪器研究现状虚拟仪器在国内的现状和发展态势不容乐观。
由于虚拟仪器是随着传统电子测控技术、计算机技术和通讯技术不断发展、不断完善而产生的一项综合性结构化电子测量与控制技术。
而我国计算机、通信及电子产业的发展和欧美国家相比呈相对滞后的地位,因而决定了我国虚拟仪器产业底子薄,缺少必要的软硬件技术支持,起步较晚,发展缓慢的特点,直到上世纪九十年代中后期虚拟仪器这一概念才逐渐的被引入到我国的计算机应用行业中。