基于声卡的数据采集实验报告
基于声卡的数采系统设计
南京理工大学毕业设计说明书(论文)作者: 张成栋学号：0501170234学院(系):机械工程学院专业: 测控技术与仪器题目: 基于声卡的数采系统设计何云峰副教授指导者：(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2009年5月毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要目次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 国外虚拟仪器研究现状 (2)1.2.2 国内虚拟仪器和基于声卡的数采系统研究现状 (4)1.3 本论文的主要工作 (5)2 数采系统各模块基本情况介绍 (6)2.1 线圈靶测速传感器 (6)2.2 声卡介绍 (6)2.2.1 声卡的分类 (6)2.2.2 AC97规范 (7)2.2.3 声卡的结构 (8)2.2.4 声卡的工作原理 (9)2.2.5 声卡的主要技术参数 (9)2.3 LabVIEW编程环境介绍 (10)2.3.1 LabVIEW简介 (10)2.3.2 LabVIEW编程环境 (11)3 基于声卡的数采系统平台 (12)3.1 概述 (12)3.2 硬件平台 (12)3.3 软件平台 (14)3.3.1 开发环境 (14)3.3.2 软件模块组成 (15)3.3.3 声卡设置模块 (16)3.3.6 触发控制 (21)3.3.7 滤波模块 (22)3.3.8 进行数据采集前的试验准备 (25)4 线圈靶测速实验 (27)4.1 测速系统组成及工作原理 (27)4.1.1 测速系统组成 (27)4.1.2 测速系统工作原理 (27)4.2 实验数据记录 (28)4.3 实验结果分析 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)1 引言1.1 选题背景及意义随着现代科学技术和社会生产的飞速发展，数据采集技术已经广泛应用于工业生产、科学研究、工程测试等各种场合。
数据采集的主要任务是将被测对象的各种参数，经过模/数转换后送入计算机，并对采集的信号做相应的处理。
LabView大作业基于声卡的LabVIEW数据采集与分析系统设计.docx
LabView大作业实验报告第7 次实验实验名称：基于声卡和LabView的虚拟仪器设计专业：姓名：学号：实验室: 实验组别：同组人员：实验时间：评定成绩：审阅教师：目录前言 (1)1.实验说明 (2)1.1设计原理1.2设计内容与要求1.3说明与注意事项2.软件设计 (5)2.1设计方案2.2程序框图2.3方案实现与前面板设计3.结果分析 (12)结束语 (15)参考文献 (16)附录（使用说明） (17)前言本文主要介绍了基于声卡和LabView的虚拟仪器设计这一实验的过程。
这次实验中主要包括了声卡、线路输入与保存、输入数据回放、信号分析处理以及对计算机内部产生信号的分析处理。
下面先对设计背景做简单介绍。
虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。
在虚拟仪器系统中，硬件解决信号的输入和输出，软件可以方便地修改仪器系统的功能，以适应不同使用者的需要。
其中硬件的核心是数据采集卡。
目前市售的数据采集卡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机声卡可以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，驱动程序升级方便。
同时一般声卡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，其价格却比普通数据采集卡便宜得多。
本文主要分为三大部分，第一部分为实验说明，介绍这次实验的要求与内容。
第二部分为软件设计，介绍软件的设计原理，程序框图等。
最后是结果分析与结束语。
在此次设计过程中，得到了两位老师的指导，同时也感谢许多同学对我在实验过程中的帮助。
1.实验说明1.1设计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。
基于声卡的数据采集及波形发生器设计
基于声卡的数据采集及波形发生器设计一、概述数据采集是信号分析和处理的一个重要环节,在很多产业控制和生产状态监控中,都需要对各种物理量进行数据采集和分析。
但是，专用数据采集卡的价格一般比较昂贵，而我们PC 机的声卡就是一个很好的双通道数据采集卡。
实际丈量中，在满足丈量要求的条件下，可以充分利用计算机自身资源，完成数据采集任务，从而节省本钱。
本文利用vc 编程实现了声卡的双通道数据采集，并且对信号进行频谱分析同时实时丈量出信号的频率。
还利用声卡的DA 通道，实现了正弦波、方波、三角波输出的信号发生器。
波形发生器产生的信号同时还可以作为内部测试用信号，检验数据采集的正确性。
二、声卡数据采集系统硬件组成Line Out利用声卡进行数据采集的硬件组成。
通常，利用声卡的Line In 端作为信号输进端口，两路被测的模拟信号经过左右声道，A/D 转换进进计算机，通过vc 编写的虚拟仪器界面显示出来。
声卡一般都具有单、双声道输进,从而可实现单双通道的采集.双通道采集时,声卡采用并行采集,并具有采样保持功能,两个通道的数据不存在时间差,第一通道和第二通道数据存储在同一个数据缓冲区中,且等间隔存储,奇数序列是一个通道数据,偶数序列为另一个通道数据.读取数据时,将缓冲区中的数据全部读进到一个数组中,然后对该数组数据,采用隔一点取一点的方法,将数据分开并分别存到另外的两个数组中,即将两个通道的数据分开,从而实现了双通道的采集. 单通道采集时,缓冲区中仅仅是一个通道的数据,直接保存到一个数组即可。
同时，信号发生器产生的波形也可经过Line out 端输出。
为了保护声卡，被测信号并不是直接进进声卡，而是先经过一个信号调理电路，对信号进行放大或限幅，滤波等处理，信号调理电路直流电平叠加模块摘要：C1 代表信号的输进，D1 代表叠加直流电平后信号的输出，电位器R8 控制输进直流电平的大小。
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
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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
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
基于声卡的数据采集系统吉淑娇;单新;雷艳敏【期刊名称】《长春大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(026)002【摘要】采用虚拟仪器的思想，设计了一种基于声卡的数据采集系统。
该采集系统在LabVIEW 程序开发环境下，能够实现声音信号的采集、播放和识别等功能。
实验结果表明：系统能够正确采集声音频率范围内的信号，可用于该范围内的一般数据采集与应用。
%In view of the idea of virtual instrument , this paper designs a data acquisition system based on sound card , which can realize the functions of voice signal acquisition , play and recognition in LabVIEW development environment .The experimental results show that the system can do the signal acquisition correctly within the sound frequency range and can be used for the general data acquisition and application within the range .【总页数】3页(P10-12)【作者】吉淑娇;单新;雷艳敏【作者单位】长春大学电子信息工程学院，长春130022;长春大学电子信息工程学院，长春130022;长春大学电子信息工程学院，长春130022【正文语种】中文【中图分类】TP317【相关文献】1.基于声卡的数据采集系统在电磁振荡实验中的应用 [J], 左艳红2.基于声卡的数据采集系统设计 [J], 刘妍3.基于LabView的声卡数据采集系统设计 [J], 刘芸;孙钦利;邢俊红4.基于声卡的数据采集系统研究 [J], 刘凤;刘志华;王洪涛;戴俊义5.基于声卡数据采集系统中的工频干扰抑制 [J], 徐新生;李孝辉;蔡成林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
基于声卡的数据采集
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，它内置了信号采集、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方式的开发环境中。LabVIEW的交互式测量、自动代码生成以及与多种设备的简易连接功能，使它能够较好的完成数据采集。
1.2.1虚拟仪器的产生
虚拟仪器技术是现代计算机系统和仪器系统相结合的产物，是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术。它推动着传统仪器朝着数字化、智能化、模块化、网络化的方向发展。电子测量仪器发展至今，大体上可以分为四代:模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。第一代模拟仪器，这类仪器在某些实验室仍能看到，如指针式万用表、晶体管电压表等。它们的基本结构是电磁机械式的，借助指针来显示最终结果。第二代数字化仪器，这类仪器目前相当普及，如数字电压表、数字示波器、数字频率计等。这类仪器将模拟信号的测量值转化为数字信号，并以数字方式输出最终结果，适用于快速响应和较高准确度的测量。第三代智能仪器，这类仪器内置微处理器，既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力，可取代部分脑脑力劳动，习惯上称为智能仪器。它的功能块全部都是以硬件或固定软件的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。第四代虚拟仪器，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，是将来仪器产业发展的一个重要方向。
Experiment results prove that the system can acquire signals in thefrequencyrangedesignedfor sound cardcorrectly, andcan be applied inthe domains of dataacquisitionsand general analysis.In the range of voicefrequency, datasaving andoverloadingis successful inLabVIEW.If more sound cards configured in a PC,it`s feasible to build a muli-channel real-time DAQ system with high SNR.With broad applicationprospect, thissolution can be extended to thefield of speech recognition,embient noise monitoring and laboratory measurement etc.
Matlab环境下基于声卡的转子实验台振动信号数据采集系统【开题报告】
毕业设计开题报告测控技术与仪器Matlab环境下基于声卡的转子实验台振动信号数据采集系统1选题的背景、意义当今企业中大型旋转机械是一个非常关键的生产设备，转子是这些机械主要组成部分，一旦转子出现了故障，设备就不能正常的运行了。
对设备开展状态监测及故障诊断这些工作，保障设备安全可靠的运行，可以取得非常大的经济和社会效益。
大型旋转机械的故障一般会在振动状况方面体现出来，所以，根据振动信号进行监测与诊断目前是设备维护管理的主要手段[1]。
通过这几年的发展与完善，旋转机械振动故障诊断已经形成相对完备的理论与技术体系。
故障诊断的前提是故障信息处理技术，它在提高诊断的准确性和可靠性方面处于非常重要的地位。
常规的故障信息处理技术包括故障信号检测和故障信号分析处理两个部分。
测量的信号一般包括振动、温度、噪声、压力、电流、电压等信号中的一种或几种。
随着现在电子化和计算机化，现在传感器越来越小型化、精密化[2]。
这些年，国外某些企业以与一般传感器同样的价格推出智能传感器，使得故障信号检测在不影响系统运行的前提下更易于实现，不仅提高了精度还提高了本身的可靠性。
最近，日本推出非接触式测量技术，很大程度地拓宽了故障信号的测量范围，虽然在测量精度上还不能能满足要求，但它预示了信号检测技术的一个发展方向。
故障信号分析处理是对检测到的各种状态信息进行加工、变换，以提取故障征兆。
目前，傅立叶（Fourier）分析和相应的FFT快速算法是应用最广泛的故障信号分析处理方法。
用FFT算法实现包括有频谱分析、相干分析、相关分析、传递函数分析、细化谱分析、时间序列分析、包络分析、倒频谱分析等[3]。
以上说的分析方法在故障诊断过程中将会有重要的作用，因为傅立叶分析方法只适合于分析连续的、平稳的时域信号，所以为了比较好地分析处理工程应用领域中大量的非平稳信号，人们把小波（wavelet）和分形（fractal）这两种新的工具引入到故障信号的分析处理中[3]。
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。
基于声卡的数据采集系统设计
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基于声卡的数据采集实验
基于声卡的数据采集实验一、实验目的1.了解计算机声卡的相关知识；2.利用Labview中有关声卡的函数实现波形测量及存储。
二、实验设备计算机（安装有 LabVIEW软件）三、实验原理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，程序框图“右键”→“编程”→“图像与声音”→“声音”，包括“输入”、“输出”和“文件”三个功能模块，每个部分包括若干VI函数，如图所示。
声音输出VI用于配置和控制声音输出设备。
声音输入VI用于配置和控制声音输入设备。
声音文件VI用于创建和获取PC波形文件。
声音采集模块LabVIEW程序设计是基于计算机的虚拟技术，用以模拟通用示波器的面板操作和处理功能，采用个人计算机及其接口电路来采集现场或实验信号，并通过图形用户界面(GUI)来模仿示波器的操作面板，实现信号采集、调理、分析处理和显示输出等功能。
采集模块主要由以下几部分组成：声卡设置模块、波形实时显示模块、数据采集及储存模块等。
四、实验内容1.新建VI，点击文件→保存，自定义命名为“声卡采集系统设计.vi”。
2.添加文件对话框函数，设置开始路径为默认数据目录，创建类型（所有文件）、类型标签常量控件。
3.添加打开声音文件函数，程序框图“右键”→“编程”→“图形与声音”→“声音”→“文件”，添加“打开声音文件”，选择“写入”。
4.完成配置声音输入函数。
(1)程序框图“右键”→“编程”→“图形与声音”→“声音”→“输入”，添加“配置声音输入”，放置在程序框图上；(2)创建每通道采样总数输入控件；创建采样模式输入控件；创建设备ID输入控件；创建声音格式输入控件5.新建While循环，在while循环上添加“读取声音输入”函数、“按名称解除捆绑”函数、“写入声音文件”函数，“停止按钮”。
6.添加“关闭声音文件”函数，“声音输入清零”函数和“简单错误处理器”，放置在程序框图上。
7.打开前面板，右键添加“波形图”，放置在前面板上。
(完整版)基于声卡的数据采集实验报告
中国石油大学（北京）实验报告实验名称：基于声卡的数据采集班级：过程10-4班学号：********** 姓名：任团结基于声卡的数据采集实验报告一、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套三、实验原理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-20 kHz)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。
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
声卡实验报告
一、实验目的1. 了解声卡的基本功能与原理；2. 评估不同声卡的性能；3. 掌握声卡安装与调试方法；4. 提高对音频设备的认识与使用能力。
二、实验原理声卡是计算机中负责音频输入和输出的硬件设备，其基本原理是将模拟音频信号转换为数字信号，再通过数字信号处理技术进行放大、混音、回声等处理，最后将处理后的数字信号转换为模拟音频信号输出。
三、实验设备1. 实验电脑一台（具备声卡插槽）；2. 待测试声卡两块（型号分别为A、B）；3. 音频信号发生器；4. 音频信号接收器；5. 示波器；6. 音频线；7. 系统软件（如Windows操作系统）。
四、实验步骤1. 将声卡A、B分别插入电脑声卡插槽，确保安装正确；2. 在电脑中安装声卡驱动程序，确保声卡正常工作；3. 使用音频信号发生器产生不同频率、不同音量的音频信号；4. 分别将音频信号输入声卡A、B，通过示波器观察输出信号的波形；5. 对比分析声卡A、B的输出波形，评估其性能；6. 使用音频信号接收器接收声卡A、B的输出信号，对比其音质；7. 记录实验数据，包括输出信号的频率、幅度、失真度等。
五、实验结果与分析1. 输出信号波形分析通过对比声卡A、B的输出信号波形，发现声卡A的输出信号波形相对平滑，无明显失真；而声卡B的输出信号波形在低频段存在一定的失真现象。
2. 音质对比分析在接收音频信号方面，声卡A的音质相对较好，音量适中，无明显杂音；而声卡B的音质较差，音量较小，存在一定的杂音。
3. 失真度对比分析根据实验数据，声卡A的失真度低于声卡B，说明声卡A在处理音频信号时，失真现象较小。
六、实验结论1. 声卡A在输出信号波形、音质、失真度等方面表现优于声卡B；2. 声卡在处理音频信号时，失真现象与音质、音量等因素密切相关；3. 声卡性能测试有助于用户在选择音频设备时，做出更为明智的决策。
七、实验注意事项1. 实验过程中，确保声卡安装正确，驱动程序安装完整；2. 使用示波器观察输出信号波形时，注意调整示波器参数，确保波形清晰；3. 对比分析声卡性能时，注意记录实验数据，以便后续分析；4. 实验过程中，注意保护实验设备，避免损坏。
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中国石油大学（北京）实验报告实验名称：基于声卡的数据采集班级：过程10-4班学号：2010063124 姓名：任团结基于声卡的数据采集实验报告一、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套三、实验原理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-20 kHz)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。
常用声卡可对音频信号实现双声道16位、高保真的数据采集，最高采样率可达44.1k H z,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，声卡对信号的量化精度和采样率都是足够高的，甚至优于一些低档的数据采集卡性能。
2、LabVIEW采集语音信号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.由于使用Windows底层函数直接与声卡驱动程序打交道，因而封装层次低，速度快，而且可以访问、采集缓冲区中任意位置的数抓，具有很大的灵活性，能够满足实时不间断采集的需要。
在LabVIEW中，利用Windows声卡对语音信写进行采样，SI Config 设置声卡中与数据采集相关的硬件参数，将device设置为0，采样位数为单声道16位，采样频率11025Hz,缓冲区长度为默认值8192字节;SI Start通知声卡开始采集外部数据;SI Read将数据缓冲区中的内容读取到用户程序的数组中，一次可读取缓冲区长度的一半((4096字节)；SI Stop通知声卡停止采集外部数据;SI Clear完成最终的清理工作，释放请求的一系列系统资源,Sound wave显示语音波形、While Loop有两个语句，第一个语句“Wait for Record Button”是在程序运行后通知开始录入语音数据，第二个语句主要是为了能够连续的读入语音数据，在此语句中，“Case structure”在True情况下执行停止录音( False 为默认值)，移位寄存器是为了读出数据的连续性，循环利用120ms延时以降低循环的频度，减少CPU负担。
四、实验步骤（一）、实现声卡声音信号的采集并保存利用【声音】函数选板的【输入】和【文件】子选板可以编程实现对声音信号的采集并保存。
操作步骤：1、进入LabVIEW 8.20的启动界面后，执行【文件】/【新建VI】菜单命令，创建一个新的VI。
2、切换到前面板设计窗口下，放置一个“波形图”控件，用于显示采集到的声音，并设置波形图控件的标签为“声音信号波形”，再放置一个“确定按钮”和一个“停止按钮”，并分别更名为“声音采集”和“停止采集”，用于启动和停止声音采集。
3、切换到程序框图设计窗口下，在设计区放置一个“打开声音文件”函数节点，并将其下拉选项的值设为“写入”。
4、在设计区放置一个“配置声音输入”节点、一个“读取声音输入”节点、一个“写入声音文件”节点、一个“声音输入清零”节点，一个“关闭声音文件”节点，两个“While循环”方框节点和一个“条件结构”节点，并按错误！未找到引用源。
连线。
5、切换到前面板设计窗口下，调整各个控件的位置。
6、设置“路径”输入框为“e:\soundtest.wav”。
单击工具栏上程序运行按钮，点击【声音采集】按钮，对着麦克风放一段音乐，即可将声音数据写入到指定的文件“e:\soundtest.wav”中去。
7、在波形图控件中可以查看声音信号的波形，如图表一所示。
单击【停止采集】按钮，结束程序运行，可在E盘根目录下看到声音文件“soundtest.wav”。
图表1声卡声音信息采集及保存实验原理图图表2声卡声音信息采集及保存程序运行图（二）实现对保存的声音信号进行读取、播放并进行频谱分析利用【声音】函数选板的【输出】和【文件】子选板，加上【信号分析】选板的“频谱测量”节点可以实现对保存的声音信号进行读取、播放并进行频谱分析。
操作步骤：1、进入LabVIEW 8.20的启动界面后，执行【文件】/【新建VI】菜单命令，创建一个新的VI。
2、切换到前面板设计窗口下，放置一个“确定按钮”，并更名为“分析播放”。
3、切换到程序框图设计窗口下，在设计区放置一个“打开声音文件”函数节点，并将其下拉选项的值设为“读取”。
4、在设计区放置一个“读取声音文件”节点、一个“关闭声音文件”节点、一个“播放波形”节点、一个“While循环”节点、一个“条件结构”节点和两个“频谱测量”节点，并配置两个“频谱测量”节点使其分别测量“幅度（峰值）”和“功率谱”。
5、按错误！未找到引用源。
连线。
6、切换到前面板设计窗口下，调整各个控件的位置。
7、设置“路径”输入框为“e:\soundtest.wav”。
单击工具栏上程序运行按钮，点击【分析播放】按钮，系统会读取声音文件“e:\soundtest.wav”,可以听到来自电脑扬声器的声音。
8、在波形图控件中可以查看声音信号的频谱波形和功率谱波形，如图表3所示。
图表3声音信号读取、播放、频谱分析实验原理图图表4声音信号读取、播放、频谱分析程序运行图（三）、实现对保存的声音信息进行滤波处理后再播放和进行频谱分析要实现对保存的声音信息进行滤波处理后再播放和进行频谱分析，只要在（二）的基础上添加【信号分析】选板的“滤波器”节点就可以完成，另外为了加强系统的功能，本录音机实现了既可以对原信号进行频谱分析，也可以对处理后的信号进行频谱分析。
操作步骤：1、打开步骤（二）的VI文件，切换到前面板设计窗口下，添加一个“垂直摇杆开关”，并更名为“播放前是否滤波”。
2、切换到程序框图设计窗口下，在设计区放置一个“滤波器”节点，并设置其滤波器类型为“带通”，再放置一个“条件结构”节点，并按照图表3连线。
3、切换到前面板设计窗口下，调整各个控件的位置。
4、设置“路径”输入框为“e:\soundtest.wav”。
单击工具栏上程序运行按钮，将【播放前是否滤波】开关打开，点击【分析播放】按钮，系统会读取声音文件“e:\soundtest.wav”,可以听到来自电脑扬声器的声音，这声音是经过了滤波后的声音。
5、在波形图控件中可以查看进行滤波处理后的声音信号的频谱波形和功率谱波形，如图表5所示。
图表5对声音进行滤波、频谱分析实验原理图图表6声音信号滤波、频谱分析程序运行图（四）、将声音信号采集、滤波处理、播放和频谱分析功能整合到一起前面已经完成了（一）实现声卡声音信号的采集并保存、（二）实现对保存的声音信息进行滤波处理后再播放和进行频谱分析，在（一）和（二）的基础上就可以轻松地将声音信号采集、播放和频谱分析功能整合到一起。
只要将（二）前面板的控件直接复制到（一）的前面板上，再将（二）中的程序框图设计窗口的除最外的层的“While循环”的其他节点直接移植到（一）的最外层“While 循环”里，然后将（二）中的路径控件删除，将其留下的线头连接到（一）的路径控件上就完成了。
图表7综合程序实验原理图图表8程序运行图表（已装饰）五、实验分析1、改变采样模式（连续和有限）。
分别在这2种模式下录音观察对录音质量有何影响？并分析为什么？在连续采样的模式下，可以无限德采集声音信息，无论声音信息有多大，都可以被采集下来，而有限采样就不能，他只能保证一次采样的时间在3s左右，而其他的声音信息都会丢失。
这是由于采样方式的变化，使得采样的结果变化。
实验结果图像如图所示：图表9连续采样录音播放波形图表10有限采样录音播放波形2、（1）增加每通道采样数10倍任选一个倍数观察对录音质量有何影响？并记录在实验报告里，并分析为什么？在连续采样模式下，改变每通道采样数，对录音的结果没有太大的影响，因为连续采样的时间太长，使得每通道采样数对数据采集的影响基本没有。
在有限采样模式下，当把每通道采样数增大10倍的时候，录音上网质量比之前好很多，更加接近原始声音了，这是由于增加了通道采样数，增加了采样频率和采样时间，使得采集到的数据更加多，所以录音质量比之前要好。
（2）减小每通道采样数10倍任选一个倍数观察对录音质量有何影响？并记录在实验报告里，并分析为什么？在有限采样的模式下，减小每通道采样数，由于采样时间和采样频率的减小，声音质量变差。
实验波形图如下图所示：图表11有限采样增大每通道采样数录音播放波形图表12有限采样减小每通道采样数录音播放波形3、对声音格式项的实验：改变采样率观察对录音质量有何影响？并记录在实验报告里，并分析为什么？随着采样率的增大，声音会慢慢地失真，声音质量越来越差。
由于采样率增大，采样时间也增大，相同时间里采集的数据就相对少了许多，使得声音越来越不清晰。
实验过程波形图如图所示：图表13改变采样率对录音质量的影响波形图4、观察滤波前和滤波后的声音的变化？并改变滤波的上下截止频率，观察声音随滤波截止频率变化的情况，并说明为什么会这样变化。
滤波前的声音没有变化，滤波后声音变得模糊不清，有的甚至失真。