基于声卡的数据采集系统
基于声卡的数据采集系统在电磁感应实验教学中的应用
基于声卡的数据采集系统在电磁感应实验教学中的应用摘要：声卡是一种常见且广泛使用的硬件设备，可以用于音频的录制和播放。
近年来，声卡在科学研究和教学中的应用越来越多。
本文介绍了一种基于声卡的数据采集系统在电磁感应实验教学中的应用。
该系统通过声卡采集电磁感应实验中产生的电流信号，并将其转化为数字信号进行处理和分析。
通过这种方式，学生可以更直观地观察和分析电磁感应现象，有助于加深对电磁感应原理的理解和应用。
关键词：声卡；数据采集系统；电磁感应；实验教学电磁感应是物理学中的重要内容，也是现代科学技术的基础。
在电磁感应实验教学中，传统的方法通常是使用安培计等测量仪器来测量电流的大小和方向。
然而，这些方法存在一定的局限性，如需要复杂的测量仪器、操作步骤繁琐等。
因此，为了提高电磁感应实验教学的效果，需要借助现代化的技术手段。
（图一）声卡作为一种常见的硬件设备，具有较高的采样率和精度，可以精确地记录音频信号（如图一）。
近年来，研究者开始将声卡应用于科学研究和教学中，取得了一些有趣的成果。
基于声卡的数据采集系统可以将电流信号转化为声音信号，并通过声卡进行采集和处理。
通过使用声卡进行数据采集，可以实时观察电磁感应实验中产生的电流信号，从而更深入地了解电磁感应现象。
一、数据实时显示和记录在电磁感应实验中，电流的变化是非常微妙且重要的观察对象之一。
而基于声卡的数据采集系统能够将电流转化为声音信号，并将其实时采集和记录。
这种方法不仅能够便捷地记录电流的变化，还可以通过软件对数据进行处理和分析。
与传统的测量仪器相比，基于声卡的数据采集系统具有一些显著的优点。
首先，该方法可以将电流转化为声音信号，让学生听到电磁感应实验中产生的电流信号，这样可以帮助学生更加直观地感受电流的变化。
其次，声卡具有高采样率和精度，可以精确地记录电流的变化，以及与其他参数（如磁场强度、导线长度等）进行关联系统进行数据的调节和优化。
第三，采集系统可以将采集到的数据经过滤波等处理方法进行分析，让学生得到更准确和实用的数据结果。
基于上位机内置式声卡的多通道数据采集装置及系统
基于上位机内置式声卡的多通道数据采集装置及系统马静【摘要】This thesis offers a kind of multiple channel data collection device and system based on the SBC. The device first converts input signals into frequency signals,and sound blaster audio card collects frequency signals and to the frequency signals collected is restored into input signals by software. By doing so, it resolves the problem which the SBC can’t collect low frequency signals or dc signals;meanwhile,a piece of MCU controls the AMUX,and this SBC sends poly identification signals to SBC,so the function of poly signals collection is achieved.%给出了一种基于声卡的多通道数据采集装置和系统。
该装置首先将输入信号转换成频率信号，由声卡采集频率信号，然后将采集到的频率信号用软件还原成输入信号，解决了声卡不能采集低频或直流信号的问题，同时利用一片单片机控制多路模拟开关，并由该单片机向声卡发出多路识别信号实现了多路信号采集功能。
【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P378-380)【关键词】电压频率转换;声卡;虚拟仪器;多通道;数据采集【作者】马静【作者单位】淮南联合大学机电系，安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TP274计算机多通道数据采集系统在工业控制和测试仪器设备中是不可缺少的［1］。
基于USB声卡的数据采集器设计与应用
过 快 ， 保 持 温 度 不 变 的 时 间 很 短 ， 则 可 能 来 不 及 记 ＲＬ 的 移 相 实 验 等 实例 ， 实 现 了 现 代 教 育 技术 与科 学
录数 据 ， 使绘 制 的温度 变 化 曲线不 能 清 晰地显 示水 实 验 教 学 的 有 效 整 合 。
平 段 ， 导 致 无 法 得 出 此 晶 体 的 熔 点 。 本 实 验 中 ， 采 用 传 统 实 验 仪 器 （ 图 ３ ） 但 使 用 温 度 传 感 器 代替 如 ， 煤 油 温 度 计 测量 樟 脑 丸 （ ０ ６ ）熔 化 过 程 的 温 Ｃｌ Ｈ １ Ｏ 感器 把温度 值转 化为 电信号 ，这个信 号是 缓变信号 ， 直 接 用 声 卡 是无 法 采 集 的 。 因 此 ，需 要 应 用 基于 ＵＳＢ 声 卡 的 数 据 采 集 器 ， 运 行 其 应 用 程 序 ， 选 用 “ 流 直 采 集 ”功 能， 设 定系 统定 时 记录 温度 数据 ， 就 能 自
的 功 能 进 行 数 据 处 理 ， 则 可 留 下 更 多 的 课 堂 时 间 进 行 图 线 的 分 析 或 开 展 新 实 验 。 又 如 ， 在 探 究 晶 体 与
基 于声 卡 的虚 拟 示波 器软 件 设计 【 】 计 算机 应用 与 Ｊ．
软件 ， Ｏ ７ ２ ３ ． ２ Ｏ ， ４（ ）
华南师范大学物理与 电信
图线， 由此可 大大 提 高课 堂演 示 实验 的数 量 、质 量
与 效率 。
剖ｌ
擅煎墼 冀
１ ８ ２ ０ ０ ０８ ０ ９ ７－ ５
．
圈 三ｅ用 ．。 ． ｄｏ ｕｎ
当数 据 采集 完 毕 后 ， “ 据 处 理 ” 和 “ 史 回放 ” 数 历 功 能 被 自动 触 发 。 “ 据 处 理 ” 中设 有 线 性 拟 合 、 指 数 数 拟 合 等 多 种 拟 合 方 式 可 供 选 择 ， 并 自动 显 示 拟 合 后 的 数 据 和 结 果 。 在 “ 史 回放 ” 选 项 卡 中用 户 则 一 历 可 选 择 回 放 任 何 已 保 存 的 波 形 文 件 ， 用 做 进 一 步 的
基于声卡的双通道数据采集系统ppt课件
11
设计的前景
通过声卡采集的波形储存在计算机中做到信息的存 储并相对照。心电图、噪声、等波形的采集。
可以做成声卡密码锁，以后采集的波形与保存的波 形相对很相似时才会自动开锁，不然不开。
系统性价比高、通用性强、扩展性好、界面友好， 在工程测量与实验室应用中具有广阔的前景。
12
5
软件实现
通过Labview编写所设计的程序并进行测试。 在Labview中“函数”—“图形与声音”—“声
音”子选板下提供了一系列与声卡相关的函 数节点，这些节点都是使用Windows底层函 数编写的，直接与声卡驱动联系，可以实现 对声卡的快速访问和操作，具有比较高的执 行性能。
6
使用Labview中函数节点的介绍
7
SI Read节点 从缓冲区读取数据。根据不同 的数字声音格式，读取相应数据格式的数组。
SI Stop节点 停止采集数据 SI Clear节点 释放声卡占用的计算机资源
8ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
设计的程序前面板
9
设计好的程序框图
基于声卡的数据采集系统设计
基于声卡的数据采集系统设计1 引言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。
一般的计算机数据采集系统包括传感器、信号调理器、数据采集卡和控制软件等。
其中数据采集卡的主要技术指标包括位数(即采样分辨率)、转换速度等。
在实际测量中，需要根据被测量的精度、信号频率范围等具体要求，选购数据采集卡。
然而，在满足一定条件下，人们并不一定需要通过购买数据采集卡完成数据采集，而可以利用计算机上的声卡实现数据采集任务。
该文主要研究了利用声卡实现数据采集的方法，通过实验研究了数据采集的精度及频率响应问题，为确定这种方法的应用范围提供了依据，文中叙述了利用LabVIEW软件实现数据采集的编程方法。
2 声卡工作原理声音的本质是一种波，表现为振幅、频率、相位等物理量的连续性变化。
声卡作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功能就是将所获取的模拟音频信号转换为数字信号，经过DSP音效芯片的处理，将该数字信号转换为模拟信号输出。
声卡的基本工作流程为：输入时，麦克风或线路输入(Line In)获取的音频信号通过A/D转换器转换成数字信号，送到计算机进行播放、录音等各种处理；输出时，计算机通过总线将数字化的声音信号以PCM(脉冲编码调制)方式送到D/A转换器，变成模拟的音频信号，进而通过功率放大器或线路输出(Line Out)送到音箱等设备转换为声波，人耳侦测到环境空气压力的改变，大脑将其解释为声音。
衡量声卡的技术指标包括复音数量、采样频率、采样位数(即量化精度)、声道数、信噪比(SNR)和总谐波失真(THD)等，主要介绍如下：(1) 复音数量代表了声卡能够同时发出多少种声音。
复音数越大，音色就越好，播放声音时可以听到的声部越多、越细腻。
(2) 采样频率每秒采集声音样本的数量。
采样频率越高，记录的声音波形就越准确，保真度就越高，但采样数据量相应变大，要求的存储空间也越多。
基于声卡的数据采集系统在电磁振荡实验中的应用 数据采集开关单元系列
基于声卡的数据采集系统在电磁振荡实验中的应用数据采集开关单元系列一、项目背景在信息化社会的背景下，传统的实验模式已经不能满足学生的学习需要了。
现代化测量技术引入中学物理实验教学，不仅可以改善实验效果，也提升了实验的科学技术含量。
因此传感器和数字处理系统被引入到高中物理教学之中，它为中学物理教学的改革增加了一种新的手段，为培养学生的物理创造性思维能力起到了重要的作用。
具体讲，它可以使抽象的问题形象化，从而使学生完整、清晰、形象地感知物理过程。
但由于数据采集器价格昂贵，许多学校都没有购买配置，即使拥有，数量也很少，因此使数据采集器真正应用于物理课堂教学和学生实验，受到了极大的限制。
无论在过去还是当今的新课标中，都同样提倡教师合理地开发利用身边的各种器材和可用资源改善实验条件、课程资源。
利用声卡制作数据采集系统是利用了声卡的数模转换功能，将物理信号转变为数字信号输出。
声卡是一种音频范围内的数据采集卡，通常的声卡都是16位，采样率为44.1kHz。
声卡是计算机的一个普通外设，已经有成熟的底层支持，因此开发起来成本低，兼容性好。
二、项目结构1 基于声卡的数据采集器双声道声卡有左右声道之分，因此可以实现两路信号的同时采集。
声卡的输入电压是1.5V，为了避免损坏声卡，需要将声卡的输入电压限制在声卡的承受范围之内，因此要加入信号调整电路。
以提供合适的电压。
去除声卡Line in输入的隔直电容，制作信号调整电路，通过USB声卡为信号调整电路提供电源，信号调整电路输出接至改造后的声卡Line in输入。
各信道输入连接线采用屏蔽线消除杂波，制作完成基于声卡的数据采集器。
2 数据采集处理软件――数字存储示波器软件在VC6.0平台上编写数字存储示波器软件(如图1)，该软件可分别设置双通道信号的触发类型和单位幅度，可观察某单一通道或双通道振荡波形及其李沙育图形，通过软件的mark功能可测量振荡周期实现对USB声卡的调整控制，数据的采集、显示、分析、存储等功能。
第11讲 基于声卡的数据采集
1
利用声卡组建数据采集与分析系统
计算机上都装有声卡，声卡具有对信号滤波、 计算机上都装有声卡，声卡具有对信号滤波、放大及采样 保持、 转换等功能，这些功能与数据采集卡相当。 保持、A／D和D／A转换等功能，这些功能与数据采集卡相当。 声卡用DMA(直接内存读取 方式传送数据，极大地降低 直接内存读取)方式传送数据 声卡用 直接内存读取 方式传送数据， 占用率。 16位 了CPU占用率。常用声卡可对音频信号实现双声道16位、高保 占用率 常用声卡可对音频信号实现双声道16 真的数据采集，最高采样率可达44.1kHz 44.1kHz， 真的数据采集，最高采样率可达44.1kHz，具有较高的采样频 率与精度。对于许多科学实验和工程测量来说， 率与精度。对于许多科学实验和工程测量来说，声卡对信号的 量化精度和采样率都足够高。 量化精度和采样率都足够高。甚至优于一些低档的数据采集卡 性能。 性能。 利用声卡进行A 转换、话筒输入插孔为信号输入端， 利用声卡进行A／D转换、话筒输入插孔为信号输入端，可 实现对信号的单通道、双通道采集。因此可用声卡配合相应软 实现对信号的单通道、双通道采集。 件构建信号采集系统。 件构建信号采集系统。 当然， 只适合采集音频域的信号， 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。 的音频范围内。 处于 的音频范围内
8
声卡的性能参数
衡量声卡的技术指标包括复音数量、采样频率、 衡量声卡的技术指标包括复音数量、采样频率、采样位数 复音数量 即量化精度：模拟量转换成数字量之后的数据位数) 声道数、 (即量化精度：模拟量转换成数字量之后的数据位数)、声道数、 信噪比(SNR)和总谐波失真(THD) (SNR)和总谐波失真(THD)等 信噪比(SNR)和总谐波失真(THD)等。 复音数量：代表声卡能够同时发出多少种声音。复音数越大， 复音数量：代表声卡能够同时发出多少种声音。复音数越大， 音色就越好，播放声音时可以听到的声部越多、越细腻。 音色就越好，播放声音时可以听到的声部越多、越细腻。 采样频率：每秒采集声音样本的数量。采样频率越高， 采样频率：每秒采集声音样本的数量。采样频率越高，记录的 声音波形就越准确，保真度就越高，但采样数据量相应变大， 声音波形就越准确，保真度就越高，但采样数据量相应变大， 要求的存储空间也越多。采样频率决定了频率响应范围， 要求的存储空间也越多。采样频率决定了频率响应范围，对声 音进行采样的三种标准以及采样频率分别为： 音进行采样的三种标准以及采样频率分别为：语音效果 11KHz）、音乐效果（22KHz）、高保真效果（44.1KHz）。 ）、音乐效果 ）、高保真效果 （11KHz）、音乐效果（22KHz）、高保真效果（44.1KHz）。 采样位数： 采样位数：将声音从模拟信号转化为数字信号的二进制位数 (bit)。位数越高，在定域内能表示的声波振幅的数目越多，记 。位数越高，在定域内能表示的声波振幅的数目越多， 录的音质也就越高。 录的音质也就越高。
构建基于声卡的数据采集与分析系统
构建基于声卡的数据采集与分析系统本章详细介绍了基于声卡的数据采集与分析系统的设计与实现，包括声卡的硬件结构及特性、文件存储、数据回放等等。
通过本章的学习，读者可以根据自己的需要，对例程进行适当修改后，轻松搭建一套实用的数据采集与分析系统。
本章各节内容要点如下：【本章重点】∙声卡的硬件结构与特性∙基于声卡的数据采集软件∙常用的信号时、频分析方法与实现∙声音文件的存储与回放∙界面修饰与软件调试15.1 声卡的硬件结构与特性声卡作为语音信号与计算机的能用接口，其主要功能就是经过DSP（数字信号处理）音效芯片的处理，进行模拟信号与数字信号的转换，因此，从其功能上来看，声卡可以作为数据采集卡来使用。
一般的声卡价格比较低廉，而且LabVIEW中提供了专门用于声卡操作的基本函数，所以用声卡搭建数据采集系统非常方便。
15.1.1 声卡的基本参数作为一种数据采集设备，最主要的是采样位数和采样率两个参数。
目前市场上主流声卡是16位的，相对大多数采集卡12位的分辨率来讲，这方面声卡的性能比较高。
但是作为一种音频处理设备，声卡的采样率不是很高，普通声卡的采样率分为4档：44.1kHz、22.05kHz、11.025kHz、8kHz。
对于少数专业的声卡，采样率能达到96kHz或者更高的192kHz等。
另外，声卡对20Hz~20kHz的音频信号有比较好的响应，而对这个频率范围之外的信号有很强的衰减，对于测试来讲，信号的频率最好在50Hz~10kHz范围之内。
15.1.2 声卡的硬件接口对于不同的声卡，其硬件接口有所不同，一般声卡有4~5个对外接口，Wave Out(Line Out)和SPK Out是输出接口，Wave Out输出的是没有经过放大的信号，SPK Out输出的是经过功率放大器放大后的信号，可直接接到扬声器上。
Mic In和Line In是输入接口，两者的区别在于，后者只能接入较弱的信号，幅值大约为0.02V~0.2V，这个信号较易受干扰，在作数据采集时常用Line In，它可接入幅值约不超过1.5V的信号。
基于声卡的数据采集系统设计
基于声卡的数据采集系统设计
刘妍
【期刊名称】《伺服控制》
【年(卷),期】2011(000)007
【摘要】随着计算机技术的不断发展和DSP（数字信号处理）技术不断走向成熟,声卡作为PC机和便携式计算机中基本配置设备,已经成为一种高性价比的音频信号采集输出系统,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,非常适合作为虚拟仿真实验系统的首选采集设备。
本文利用声卡DSP技术和LabVIEW编程软件,提出了一种基于声卡的数据采集与分析的设计方案,用声卡代替一般的数据采集卡,在LabVIEW环境中实现了数据采集、信号分析（时域分析和频域分析）及信号存储回放等多种功能。
利用本系统的各功能模块对实际采集到的信号数据进行分析,得到了试验分析结果,获得较满意的效果。
【总页数】3页(P87-89)
【作者】刘妍
【作者单位】中北大学无损检测中心
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
【相关文献】
1.基于 LabVIEW 的声卡数据采集与分析系统设计
2.基于Labview的声卡数据采集与处理系统设计
3.基于声卡的便携式数据采集与分析系统设计
4.基于LabVIEW
和声卡的数据采集分析系统设计5.基于Labview的声卡数据采集与处理系统设计与实现
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于声卡的数据采集系统设计
MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMN MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMN MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMN
图 3 加料过程 "#$% 3 455#’$ 6 2,()*#)7 8*.-)00 图 ! 系统界面 "#$% ! &’()*+,-) .+ (/) 010()2
C% C 数据采集程序的编写
编译、 发布为 F M M N@#75)* 是 N.*7,’5 公司开发的集开发、 一体的集成开发环境，它是一个所见即所得的软件快速开发工 具， 继承了 F M M 语言代码结构清晰、 可读性好和代码执行效率 本系 高的优点， 是开发 D#’5.E0 应用程序最为强大的工具之一。 统采用最新的 F M M N@#75)* O% P 版。 在头文件中定义了一个 <.@’5 类：
科学研究提供依据， 去 系统的运行。
解决被测物理现象所存在的问题， 并且可以修正系统参数， 监控
3 结论
采用声卡制作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、 精度高等优点， 它可用 于机械振动、 噪声、 语音识别、 医学、 地震等领域中动态信号的实 时采集进而进行各种分析研究。
基于LabVIEW的声卡数据采集系统设计毕业设计(论文)
毕业设计(论文)题目：基于LabVIEW的声卡数据采集系统设计系别：物理与机电工程系毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见目录摘要 (4)第一章引言 (6)1.1数据采集系统概述 (6)1.1.1 数据采集系统的应用 (6)1.1.2 现行通用数据采集系统的构成 (6)1.1.1.1. 传感器 (7)1.1.1.2. 模拟多路开关 (7)1.1.1.3. 程控放大器 (7)1.1.1.4. 采样/保持器 (7)1.1.1.5. A/D转换器 (8)1.1.1.6. 计算机 (8)1.2虚拟仪器技术概述 (8)1.2.1 虚拟仪器的概念 (8)1.2.2 虚拟仪器的特点 (8)1.2.3 虚拟仪器和传统仪器的比较 (9)1.2.4 虚拟仪器测试系统的组成 (10)1.2.5 虚拟仪器的软件结构 (11)1.3虚拟仪器的开发软件 (11)1.3.1 虚拟仪器的开发语言 (12)1.3.2 图形化虚拟仪器开发平台——LabVIEW (12)1.3.3 基于LabVIEW平台的虚拟仪器程序设计 (12)1.4数据采集卡 (13)1.4.1 数据采集卡的主要性能指标 (13)1.4.2 数据采集卡(DAQ卡)的组成 (14)1.4.3 数据采集卡的现状 (14)第二章声卡数据采集系统的结构 (15)2.1声卡数据采集系统的结构 (15)2.1.1 采集系统的硬件结构 (15)2.1.2 采集系统的软件 (15)2.2PC机 (16)2.3声卡 (16)2.3.1 DSP处理芯片 (16)2.3.2 功率放大芯片 (16)2.3.3 总线连接端口 (17)2.3.4 输入输出端口 (17)2.4声卡数据采集的特点 (17)2.5声卡的选择 (17)2.6声卡数据采集系统的设计软件——L AB V IEW (18)第三章面向声卡的信号调理电路 (19)3.1通用数据采集系统信号调理 (19)3.2面向声卡数据采集系统的信号调理 (20)第四章基于LABVIEW的声卡数据采集系统的编程 (23)4.1声音初始化模块 (23)4.1.1 Sound format (24)4.1.2 Si Config (25)4.1.3 Case 函数 (25)4.2数据读取模块 (26)4.3数据处理模块 (26)4.4实际信号分析 (27)结论 (31)致谢语 (32)参考文献 (33)基于LabVIEW的声卡数据采集系统设计高凡三明学院06级电子信息工程福建三明 365004摘要：本课题在LabVIEW的开发环境中,描述了基于LabView的PC机声卡数据采集系统,采用计算机声卡作为替代普通数据采集卡的信号记录仪器,从而实现对外部多种信号的数据采集、模数/数模处理和输出，并对系统的结构、原理进行了说明。
基于声卡的数据采集
MIDI接口：略
LabVIEW中有关声卡的函数简介
获取声音波形数据低级VI 模块示例
用蜂鸣器发声测试
蜂鸣器
获取声音波 形数据高级 VI 模块
读波形 输出声音波 形数据高级 VI 模块 声音信号输入
本章学习内容
• 声卡简介 • LabVIEW中有关声卡的函数简介 • 应用声卡作为模入、模出器件
声卡简介
从数据采集的角度来看，声卡是一种音频范围内的 数据采集卡，是计算机与外部的模拟量环境联系的重要途 径。如果测量对象的频率在音频范围，而且对指标又没有 太高要求，就可以考虑使用声卡进行数据采集。
通过声卡，人们可以将来自话筒、收录机等外部音 源的声音录入计算机，并转换成数字文件进行存储和编辑 等操作；人们也可以将数字文件还原成声音信号，通过扬 声器回放，例如为电子游戏配音，以及播放CD、VCD、 DVD、MP3和卡拉OK等。
声卡的主要功能
• 录制与播放
将音频信号转换为数字信号，或将数字信号转换为模拟音频信 号，进行录音或播放操作。在录制和播放过程中，不仅要进行A/D 和D/A转换，还要进行压缩和解压缩处理。
• 编辑与合成处理
通过对声音文件进行多种特技效果的处理，包括加入回声、倒 放、淡入淡出、往返放音以及左右两个声道交叉放音等，可以实现 对 声音信号信息 声音信号输出
• MIDI接口
通过MIDI接口和波表合成，可以记录和回放各种接近真实乐器 原声的音乐。
Line In Mic In Line Out SPK Out
MIDI In
声卡的硬件结构
A/D DSP D/A
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。
基于声卡的数据采集系统
实验七：基于声卡的数据采集系统1 实验目的（1）学习用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，不能较多地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 的转化装置，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，它可以采集从麦克风输入的声音，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，并对波形作幅值谱分析。
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。
目前市场上的一般声卡按照其位数可以分成8位和16位：8位：8位声卡把音频信号的大小（音量）分成256个等级（0～255）。
16位：16位声卡把音频信号的大小分成为65536个等级（0～65535）。
位数的每一等级对应一个相应的二进制数。
在声音录入（采样）时，按其音量大小给定一个二进制数，播放时按此二进制数实施还原。
显然，在LabVIEW 软件中，对于声卡的声道可以分为mono 8-bit （单声道8位）、mono 16-bit （单声道16位）、stereo 8-bit （立体声8位）、stereo 16-bit （立体声16位）。
其中，16位声道比8位声道采样的信号质量好，立体声(stereo)比单声道(mono)采样信号好，采样的波形稳定，而且干扰小。
另外，用单声道采样，左右声道信号都相同，而且每个声道的幅值只有原来幅值的1/2；用立体声采样，左右声道信号互不干扰，可以采两路不同的信号，而且采样的信号幅值与原幅值相同。
数据采集及分析实验3基于声卡的数据采集1
数据采集及分析实验3-5基于声卡的数据采集一、实验目的1、掌握Labview软件的基本使用方法；2、掌握利用Labview功能模板进行虚拟仪器设计；3、了解声卡的工作原理4、学习用Labview进行数据采集的基本过程。
5、利用Labview8.2软件设计并实现一台虚拟数字录音机，完成音频数据采集、显示、保存、处理、回放的功能。
通过练习使用Labview设计数字录音机。
二、实验仪器和设备1. 计算机1台、MIC 1只、耳机1只2．编程环境 WindowsXP操作系统3. Labview实验软件1套二、实验说明：1、声卡的工作特点本设计采取的方法是在LabVIEW虚拟仪器环境中利用Windows自带声卡采集语音信号。
从数据采集的角度来看,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。
如果测量对象的频率在音频范围(20 Hz-20kHz)内，而且对采样频率等指标又没有太高要求，就可以考虑使用声卡。
而语音音频范围一般在5kHz以内，满足声卡采集的要求。
在采集语音信号前，要检查声卡的设置，保证已配置的输入功能(录音功能)不处于静音状态。
主机通过总线将数字化的声音信号送到数模转换器(D / A)，将数字信号变成模拟的音频信号同时，又可以通过模数转换器(A/D)将麦克风或CD的输入信号转换成数字信号，送到计算机进行各种处理。
衡量声卡的技术指标包括复音数量、采样频率、采样位数(即量化精度)、声道数、信噪比(SNR)和总谐波失真（THD）等。
复音数量代表声卡能够同时发出多少种声音，复音数越大，音色就越好，播放声音时可以听到的声部越多、越细腻;采样频率是每秒采集声音样本的数量，采样频率越高，记录的声音波形越准确，保真度就越高，但采样数据量相应变大，要求的存储空间也越多。
采样位数是指将声音从模拟信号转化为数字信号的二进制位数(bit) ,位数越高，在定域内能表示的声波振幅的数目越多，记录的音质也就越高，例如16位声卡把音频信写的大小分为216 =65536个量化等级来实施上述转换。
基于声卡的数据采集
LabVIEW7.1版本增加的Express技术，简化了测试测量应用系统的开发进程，其灵活性的交互式VI易与各种范围的I/O信号连接，用户甚至只需要点击鼠标配置应用系统，即可完成搭建工作并开始运行。通过简单地修改ExpressVI的配置，可以快速的反复修改应用程序以适应新的测试测量需求。
一方面，目前我国高档台式仪器如数字示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪等还主要依赖进口，这些仪器加工工艺复杂、对制造水平要求高，生产突破有困难。另一方面，用户可以将一些先进的数字信号处理算法应用于虚拟仪器的设计，提供传统台式仪器所不具备的功能，而且完全可以通过软件配置实现多功能集成的仪器设计。因此，目前研制一种结构简单、操作方便、生产技术要求不高、费用低的数字示波器是非常必要的。如何利用先进的计算机技术提高效率则成为测量领域迫切需要解决的问题。
1
查阅和搜集设计资料，在此基础上制定设计方案
2007.3.5-2007.3.25
2
进行整体方案设计
2007.3.26-2007.4.2
3
声卡编程分析
2007.4.3-2007.5.3
4Hale Waihona Puke 程序设计2007.5.4-2007.5.22
5
编写设计说明书、检查
2007.5.23-2007.6.5
6
准备毕业设计答辩及相关工作
虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接。目前使用较多的是工EEE488或GPIB协议。未来的仪器也应当是网络化的。
虚拟仪器技术指在包含数据采集设备的通用计算机平台上，根据需求可以高效率地构建形形色色的测量系统。对大多数用户而言，主要的工作变成了软件设计。虚拟仪器技术突破了传统仪器的局限，可以将许多信号处理的方法方便地应用于军事、航空、航天、等领域和科研院所，现在已经越来越多地出现在工厂及其他的民用场合。
基于声卡的便携式数据采集与系统设计
Value Engineering0引言目前，市场上的数据采集与分析系统大部分是通过数据采集卡与计算机进行数据交换，它的价格较昂贵且和计算机的兼容性较差。
声卡是大家比较熟悉的一种计算机配件。
我们要用计算机处理声音信号，让计算机发出各种声音，用计算机播放有声的视频节目（VCD ）、电子图书、教学光盘等离不开声卡。
从本质上来说，声音是一种连续的波，称为声波。
要把声音信号存储到计算机中，必须把波形连续变换的信号（称为模拟信号）转换成数字信号，因为计算机中只能存储数字信号。
把模拟信号转换为数字信号一般由对声音信号的采样和转换两步来完成。
声卡的性能指标均与声音相关，主要有以下几种：①声卡采样的样本深度：有8位和16位两种。
16位声卡比8位声卡声音保真度更高。
②声卡的最高采样频率：一般声卡提供了11kHz 、22kHz 的采样率。
目前有种更高档的声卡采样频率可达48kHz 。
今后也许还会出现更高采样频率的声卡。
③是否采用了数字信号处理器：数字信号处理器（Digital signal Processor ，DSP ）是一块单独的专用于处理声音的处理器。
带DSP 的声卡要比不带DSP 的声卡快得多，也可以提供更好的音质和更高的速度，不带DSP 的声卡要依赖CPU 完成所有的工作，这不仅降低了计算机的速度也使音质减色不少。
④是否采用了FM 合成还是采用了波表合成技术来还原MIDI 声音：现在的声卡都支持MIDI(Music Instrument Digital Interface)标准。
MIDI 是电子乐器的统一标准。
声卡中一般两种不同的方法还原MIDI 声音。
FM 是一种用计算机合成音调模拟乐器曲调的技术。
这种技术已经比较过时了。
波表技术要比FM 合成出色，因为声卡不是用计算机的声调去合作音乐，而是在一个波表(一种内部固有的实际录音选择表)中找到它需要的乐器，再在样本的基础创作乐器的声音。
波表技术能比FM 合成创作出更好、更自然的声音。
基于声卡的数据采集系统设计
基于声卡的数据采集系统设计
徐云峰;张世庆;张西良;陈晓燕
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2006(000)004
【摘要】为了充分利用声卡资源,降低成本,设计了本系统.解释了系统的软硬件知识,给出了放大电路,说明了声卡的工作原理,提出了一种解决声卡隔直问题的简单易行的方法,设置了系统参数,用C++Builder语言编写的软件可实时显示动态波形,可将信号转存为数据文件进行分析处理.本系统应用于动态称重中,通过实验证明了该技术的可行性.
【总页数】2页(P46-47)
【作者】徐云峰;张世庆;张西良;陈晓燕
【作者单位】江苏大学机械工程学院,镇江,212013;江苏大学机械工程学院,镇江,212013;江苏大学机械工程学院,镇江,212013;江苏大学机械工程学院,镇
江,212013
【正文语种】中文
【中图分类】TP39
【相关文献】
1.基于声卡的数据采集系统设计 [J], 刘妍
2.基于 LabVIEW 的声卡数据采集与分析系统设计 [J], 武晨;符为榕
3.基于Labview的声卡数据采集与处理系统设计 [J], 胡成娟
4.基于声卡的便携式数据采集与分析系统设计 [J], 王丽
5.基于Labview的声卡数据采集与处理系统设计与实现 [J], 秦志一;吕丹桔;赵月月;王园园;刘黄飞;吴云鹏;张雁;;;;;;;
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
4.2 Labview中有关声卡的函数简介
Labview中提供了一系列使用Windows底层函数编写的与声卡有关的函数。
关于声卡函数的子选板如下表所示：
子选板说明
Sound File VIs Sound File VI用于创建和获取波形文件(.wav)。
Sound Input VIs Sound Input VI用于配置和控制声音输入设备。
Sound Output VIs Sound Output VI用于配置和控制声音输出设备。
声卡输入子选板函数如下表所示：
选板对象说明
SI Clear Closes the sound input device associated with the task ID in input and releases all the resources the device uses.
SI Config Configures a sound device for a sound input operation.
SI Read Reads data from the sound input device. If data has arrived to the sound input device, the device returns that data after buffering. Otherwise, the device waits until data arrives.
SI Start Prompts the sound input device to begin accumulating incoming data. SI Stop Prompts the sound input device to stop accumulating incoming data.
声卡输出子选板函数如下表所示：
选板对象说明
SO Clear Closes the output sound device associated with the task ID in input and releases any resources.
SO Config Configures a sound output device and creates a sound output task ID.
SO Pause Pauses a sound output device associated with the task ID in input.
SO Set Num
Buffers
Sets the number of output buffers associated with the task ID in input.
SO Start Starts a sound output operation associated with the task ID in input.
SO Stop Immediately stops the sound output operation associated with the task ID in input. SO Volume Sets the volume of the sound output device.
SO Wait Waits until the sound output device finishes playing all the data the device has received. SO Write Writes data to the sound output device associated with the task ID in input.
声音文件子选板函数如下表所示：
选板对象说明
Snd Read Wave File Retrieves a wave file (.wav) specified in the wave file path input.
Snd Write Wave File Stores waveform data and its sound format information in a file.
由上面的介绍可以看出，使用Labview构建基于声卡的虚拟仪器思路是相当清晰的。
实际数据采集流程如下图所示，这个流程与一般数据采集卡并无多大差别。
声卡数据采集的流程
5 实验步骤
（1）创建类似下图的前面板，可以设置声音采样频率，启动停止声音采集，能显示所得到声音波形和其幅值频谱；
基于声卡数据采集系统前面板示例
（2）利用While Loop,Case Structure, SI Config, SI Start, SI Read, SI Stop, SI Clear, Build Waveform， Spectrum, Time Waveform等等编写程序框图；
（3）运行由1、2步创建的VI程序，对着麦克风轻轻哼一个小调，对VI程序功能进行测试；（4）增加数据记录保存功能，能将采集到的声音自动保存成文件；
（5）增加声音回放功能，可以播放先前录制好的声音；
6 思考题
声卡能否采集从变送器输出的信号？如果可以请查阅资料，设计相关电路图；如果不行，说明理由。
7 实验报告内容
（1）实验目的、实验设备、实验内容、简述实验步骤、流程图、运行结果的前面板图；（2）回答思考问题；
（3）实验感想。