基于LabVIEW的音频信号分析仪设计
基于LabVIEW和声卡的音频信号采集与分析系统设计
替传 统仪 器 的某 些 硬 件 ， 而 使 传统 仪 器 中 的一 从
些硬 件甚 至整 台 仪器 从 系统 中 消失 ， 由计 算 机 而 的软 件资 源来 完成 它们 的功能 。利 用计算 机设 计 实现 的虚 拟仪 器 与传 统 仪 器有 很 大 的差 别 ， 统 传 仪器 都有 固定 的功 能 ， 由仪 器生 产厂 商定 义 ， 而虚
置 。示波 器 的前 面 板 中包 含 实 时波 形 显 示 窗 口， 可 以显示 实时采 样 波形 和滤 波后 信号 波形 及加 窗
还 可随时 通过修 改计 算机 软件 ， 改变 仪器 的功 能 。 所 以说虚 拟仪 器是 未来仪 表仪 器发 展 的一个重 要
方 向 。
利 用 普 通 声 卡 作 为 数 据 采 集 卡 ， Ｌ ｂ 以 ａ— ＶＩ ｗ 作 为软 件 开 发平 台 ， 建 一套 音频 信 号 测 Ｅ 搭
第２ ４卷
第 ５期
大
学物ຫໍສະໝຸດ 理实验 Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ５ １２ ． ０ｃ ．２ １ ｔ Ｏ１
２１ ０ １年 ｌ Ｏ月
ＰＨ ＹＳ ＣＡＩ ＸＰＥＲＩ ＥＮＴ ０Ｆ Ｃ Ｉ Ｅ Ｍ ０ＬＬＥ ＧＥ
文 章 编 号 ： ｏ ７２ ３ （ ０ １ ０ —０ ６０ ｌ ｏ — ９ ４ ２ １ ） ５０ ７ — ３
信号 采集 领域 更是 被视 为一 个标 准的数 据采集 和 仪器 控 制 软 件 。美 国 的 许 多 大 学 已 经 将 Ｌ ｂ ａ—
ＶＩ Ｗ 作 为必 须 的 教学 内容 ， 为工 程 师素 质 培 Ｅ 成 养 的一个 方 面＿ 。 ４ ］ 大部 分虚 拟仪 器都 是基 于数 据采 集 卡 ， ＮＩ 如 公 司 的 Ｅ 系列 数 据 采 集 卡 、 华 的 数 据 采 集 卡 研 等 ， 些卡 价 格 均 比较 昂贵 。在 采样 频 率 要 求 不 这 高 的情 况 下 ， 普 通 的 计算 机 声 卡 代 替商 用 数 据 用
毕业设计基于labview的信号频谱分析仪设计[管理资料]
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基于LABVIEW的信号频谱分析仪设计摘要随着科学技术的进步，对测量技术的要求越来越高。
电子测量技术在各个领域得到越来越广泛的应用，传统的电子测量仪器由于其功能单一，体积庞大，已经很难满足实际工作的需要。
集成电路和计算机技术的迅猛发展使电子测量仪器逐渐向数字化、智能化方向发展，与传统仪器相比表现为：功能更强、处理速度更快、频带更宽、用途更广、操作更简单、体积更小、可扩充性更好。
微型计算机的普及程度和性能不断提高，使得基于PC平台的虚拟仪器系统应运而生。
虚拟仪器可以充分利用计算机的运算、存储和显示功能，因而在降低仪器成本的同时使仪器的灵活性和数据处理能力大大提高，可以很好地满足学校科研和教学改革的需要。
本文论述了基于虚拟仪器概念的信号采集系统的实现方案，重点讨论了在数据传输、显示和处理中的关键技术。
使用USB数据采集卡，最终实现了基于 PC 平台的，具有频率计和频谱分析仪功能的数字存储示波器系统。
本文所选用的软件 LabView 是美国 NI 公司的创新软件产品，也是日前应用最广泛、发展最快、功能最强的图形化软件开发环境。
它具有开发周期短、运行速度快、可重用性、使用方便灵活等优点。
因此LabView 对虚拟存储示波器的设计是一种最理想的方法。
关键词：虚拟仪器；数字存储示波器；谐波分析仪；LabView仪器驱动程序THE DESIGN OF SIGNAL SPECTRUM ANALYSER BASED ON LABVIEWABSTRACTWith the advancement of science and technology, the development of measurement technique is getting more and more important. The application of electronic measurement technique has extended to more fields than ever. Due to limited functions and big size, traditional electronic measurement equipment is no longer suited for common purposes. Thanks to the rapid development of integrated circuit and computer technology, measurement instruments are becoming digitized and with traditional equipment, the new instruments have more functions,higher processing speed, wider bandwidth, friendlier interface,smaller size and better expandability. The prevalence and rocketing development of personal computers give birth to a new kind of instrument, Virtual Instrument (VI). VI is based on PC platform, and can make use of the software and hardware resources of a PC. Compared with its ability of data processing and flexibility, VI has a low price, which means it is a good choice for research and teaching reform inuniversities.This dissertation discusses the implementation of a signal acquisition system,based on the concept of VI and focuses on key techniques in data transmission, display and processing. With a USB data acquisition card connectedto PC, a digital storage oscillograph (DSO) with the function of cymometer and spectrum analyzer is is the innovate software of national instruments corps, of is also the most widely used、the most quickly developing and the strongest function gragh has short epolder and fast LabView is the best way of design virtual digital storage oscillogragh.Key words: virtual instrument；digital-storage oscillograph；Harmonic-Analyser LabVIEW-instrument driver equivalent目录1 绪论 (6)虚拟仪器的概念 (6)虚拟仪器的组成 (6)虚拟仪器的特点及优势 (7) (10)本课题的意义 (10)2 数据采集和谐波分析理论 (13)数据采集理论基础 (13)快速傅立叶变换(FFT) (15)准同步采样 (18)谐波分析理论 (21)谐波分析原理 (21)谐波参数定义 (23)功率概念 (24)3 系统软硬件开发平台 (25)系统软件开发平台-LABVIEW (25)系统硬件平台 (28)4系统软件体系结构 (19)软件总体构成 (19)数据采集过程 (33)系统应用程序设计 (34)5 仿真结果和误差分析 (44)仿真结果 (30)误差分析 (34)6 结论和展望 (36)结论 (36)展望 (36)参考文献 (50)致谢 (40)1 绪论虚拟仪器的概念虚拟仪器[1](Virtual Instrument ,VI)的概念是由美国国家仪器公司(NI)最先提出的。
基于LabView的语音信号分析系统
学号：***********毕业设计(论文)题目: 基于LabVIEW的语音信号分析系统的设计作者贾邦稳届别2015 届院别信息与通信工程学院专业电子信息工程指导教师彭仕玉职称副教授完成时间2015 年 5 月摘要虚拟仪器与传统仪器相比，实现了仪器的智能化、模块化、多样化等功能，体现出多功能、低成本等操作优点，应用前景广阔。
随着计算机的出现及计算机技术的快速发展，语音信号处理技术更是得到了飞速发展，得到了广泛的应用，如语音合成技术、语音压缩编码和语音识别技术。
本设计利用虚拟仪器软件平台LabVIEW 设计了一个语音信号分析系统。
先介绍了四种采集语音信号的方法，并选择采用录音机录制的方法采集语音信号，然后设计基于LabVIEW的时域信号的FFT分析模块，接着设计截止频率为3000Hz的Butterworth低通滤波器对语音信号进行滤波去噪，最后根据以上设计进行语音信号的时频分析、特性分析等。
关键词：虚拟仪器；LabVIEW；语音信号；时频分析；数字滤波器AbstractCompared with traditional instruments, virtual instruments achieve the intelligent, modularity, diversity and other functions of the instrument, and reflect the operating advantages, such as multi-purpose, low cost, etc. So it has broad application prospect. With the advent of computers and the rapid development of computer technology, speech signal processing technology has been develop rapidly, and used widely, such as speech synthesis technology, speech coding and speech recognition technology.This design projects a speech signal analysis system based on the virtual instrument software platform LabVIEW. The first step is to introduce the methods of four kinds of voice signal acquisition, and select the method of recording voice signal by recorder . The second step is to design FFT analysis of time-domain signals which based on LabVIEW. Then design Butterworth low pass filter to realize the filtration of speech signals which cutoff frequency is 3000hz. Finally it is to achieve time-frequency analysis and characteristic analysis according to the the above designs.Key words：Virtual instruments；LabVIEW；Speech signal；time-frequency analysis；digital filter.目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1 虚拟仪器概述 (1)1.2 语音信号处理的发展及应用 (2)1.3 本课题研究任务及章节安排 (4)第2章系统设计方案 (5)2.1系统基本概述 (5)2.2系统总体实现 (5)2.3系统框图 (7)第3章语音信号的采集 (8)3.1 语音信号的采集方法 (8)3.2 声卡的相关介绍及参数设置 (10)3.2.1 LabVIEW中的相关声卡函数 (10)3.2.2声卡的参数及设置 (11)3.3 读取历史语音信号的设计 (14)第4章基于LabVIEW的语音信号分析的实现 (15)4.1语音信号的时域分析 (15)4.1.1语音信号的预处理 (15)4.1.2语音信号的短时能量和短时平均幅度函数 (17)4.1.3语音信号的短时自相关函数和短时平均幅度差函数 (18)4.2语音信号的频域分析 (18)4.3滤波器的设计及滤波实现 (20)4.4语音信号的综合实现 (23)4.4.1语音分析系统的整体设计 (23)4.4.2语音信号的时频分析 (24)第5章总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)第1章绪论1.1 虚拟仪器概述1986年美国NI公司最先提出“虚拟仪器”。
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。
LabVIEW在声学测量中的应用实现声学信号的分析和处理
LabVIEW在声学测量中的应用实现声学信号的分析和处理LabVIEW在声学测量中的应用声学信号的分析和处理在各个领域都具有广泛的应用，包括音频处理、环境噪音监测、声学控制等。
而LabVIEW作为一种常用的可视化编程环境，提供了强大的工具和开发平台，使得声学信号的分析和处理变得更加简单高效。
本文将介绍LabVIEW在声学测量中的应用，包括声音采集、信号处理和数据分析等方面。
声音采集声音采集是声学测量的第一步，利用LabVIEW可以轻松实现声音的获取和录制。
LabVIEW提供了各种声音采集设备的驱动程序和工具箱，如USB音频设备、麦克风阵列等，用户可以根据需要选择合适的硬件设备进行声音采集。
通过使用LabVIEW中的图形化编程接口，我们可以自定义采样率、位深度等参数，并实时监测声音波形和频谱。
信号处理声学信号的分析和处理需要对采集到的数据进行数字信号处理。
LabVIEW提供了丰富的信号处理函数和工具箱，可以方便地进行去噪、滤波、频谱分析、特征提取等操作。
例如，可以使用LabVIEW的滤波函数对采集到的声音信号进行去除噪声，提高信号的清晰度。
同时，利用FFT函数可以将时域信号转换为频域信号，进一步分析声音的频谱特性。
数据分析声学测量通常需要对大量的声音数据进行处理和分析。
LabVIEW提供了强大的数据分析和可视化工具，可以将采集到的声音数据进行保存、处理和展示。
通过使用LabVIEW中的数据处理函数和图表控件，用户可以进行数据的统计分析、趋势分析、频谱分析等操作。
此外，LabVIEW还可以将结果以图表、曲线等形式呈现，使得数据分析更加直观和可靠。
实时监测与控制在某些情况下，声学测量需要实时监测和控制。
LabVIEW具备实时性能优秀的特点，可以实现实时数据采集和处理，同时还能与其他设备和系统进行实时通信。
例如，在环境噪音监测中，可以利用LabVIEW实时采集噪音数据，并根据预设条件进行报警或控制，以实现对噪音的实时监测和控制。
使用LabVIEW进行声音处理实现音频信号的处理和分析
使用LabVIEW进行声音处理实现音频信号的处理和分析音频信号的处理和分析，在现代音频技术领域中占据重要地位。
而LabVIEW作为一种流行的图形化编程工具，为开发人员提供了丰富的功能和工具，可以方便地进行声音处理。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行声音处理，实现音频信号的处理和分析。
一、引言随着数字音频技术的迅速发展，声音处理在多个领域中发挥着重要作用。
从音频处理到语音识别，从音乐合成到噪声降低，人们对声音信号的处理需求越来越高。
LabVIEW作为一种强大而友好的声音处理工具，已经被广泛应用于音频领域。
二、LabVIEW的基本概念1. LabVIEW是一种基于图形化编程的软件开发工具，由美国国家仪器公司（National Instruments）开发。
它以数据流图的形式表示程序逻辑，使得用户可以通过拖拽和连接图标来设计程序。
2. LabVIEW具有丰富的声音处理函数库，可以方便地进行声音的录制、播放和分析等操作。
通过使用这些函数库，开发人员可以快速实现复杂的声音处理算法。
三、LabVIEW中的声音处理应用1. 声音录制和播放：LabVIEW提供了一系列函数来实现声音的录制和播放。
开发人员可以通过调用这些函数并设置相应参数，实现对声音信号的采集和回放。
2. 声音滤波：在声音处理过程中，滤波是一个常用的操作。
LabVIEW中可以通过调用滤波函数，实现常见的低通、高通、带通和带阻滤波等操作。
3. 声音频谱分析：频谱分析是声音处理中的重要技术之一。
LabVIEW提供了多种频谱分析函数，可以实现对声音信号频谱的分析和显示，方便开发人员进行音频特征提取和声音分析。
4. 声音合成：除了对声音信号的处理和分析，LabVIEW还支持声音合成功能。
通过调用相应的合成函数，开发人员可以实现音乐合成、语音合成等应用。
四、LabVIEW声音处理实例为了更好地展示LabVIEW在声音处理中的应用，下面以录制和播放声音为例，进行简单的实例演示。
基于Lab VIEW的声音信号分析器
办公自动化杂志0概述声音（Sound)是由物体的振动产生，其以声波的形式通过介质（空气或固体、液体）传播并能被人或动物听觉器官所感知。
从听觉角度来说，声音具有音调、音强和音色三种属性，而从信号处理角度来看，声音可视为一维的波动信号，能够分解为不同频率的正弦信号，并进行采样、放大、滤波、运算和编码等一系列处理。
事实上，声音作为多媒体中一种主要媒体，具有重要的研究意义和广泛的应用领域。
其在语音识别、情感分析、语音合成和音响设计等方面有着各类应用。
传统的音频分析，需要搭建专门的硬件系统。
该类系统通常以DSP 处理器或者FPGA 作为信号处理平台。
分析音频信号时，首先通过信号采集电路、调理电路和AD 转换电路，将所采集声音信号进行预处理，随之将预处理后的声音信号转为离散的数字信号，再传至信号处理平台。
数据处理平台，对所传入信号进行测量、存储和变换等一系列操作，得到相应的参数。
信号分析的结果，需要FPGA 或者DSP 驱动外围的显示设备，以显示屏或者数码管的方式展示。
这种方法，对设计者的软硬件能力有较高要求，需要完成模拟电路设计制作、数字电路设计制作、芯片编程等一系列工序，并且受限于信号处理平台，其用户界面和交互性都难以达到很好效果。
因此，本文采取NI 公司的虚拟仪器软件LabVIEW，配合通用的计算机平台，来实现声音信号的分析。
在硬件方面，该系统利用电脑的声卡获取外界声音信号，不需其它的硬件电路，大大简化了硬件设计流程；在软件方面，该方案采取图形化的编程方法，并利用软件中已有的各类功能模块，最大限度地减少编程量。
在结果展示和用户交互方面，该方案利用电脑屏幕，可以很好地展示波形和数据信息，用户也可以利用鼠标和键盘，快速修改系统参数，调整信号采集、信号处理和结果展示中的任一环节。
1系统整体设计整个系统可以分为硬件和软件两方面，系统的硬件平台为电脑。
如图1所示，利用电脑上的声卡，实现声音信号的采集，借助电脑上运行的LabVIEW 软件完成声音信号的读取、存储、变换处理等功能。
基于LabVIEW的音频信号发生器的虚拟仪器设计
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 3.4
声音输出部分方案设计......................................................................................... 21 图形显示部分方案设计......................................................................................... 22 Waveform Chart ............................................................................................... 22 Waveform Graph .............................................................................................. 24 XY Graph ......................................................................................................... 25
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目 录
1 绪论 .....................................................பைடு நூலகம்......................................................................... 1
1.1 1.2 课题背景................................................................................................................... 1 虚拟仪器概述以及国内外研究现状....................................................................... 1 虚拟仪器概述.................................................................................................... 1 虚拟仪器国内外研究现状................................................................................ 3
基于LabVIEW的声音信号采集分析系统开发
基 于 Ｌ ｂ Ｅ 的设 备运 行 噪声 采集 分 析 ａ ＶＩ Ｗ 系统 的功能 设计 包 括 ： 时域 分 析 、 域 分 析 、 频 功
图 １ 方 案 设 计 所需 硬 件
率 谱分 析和频 谱分 析 ， 图 ３所示 ． 如
收 稿 日期 ：０ ２０ —５ ２ １— １０ 北 京 市 大 学 生 科 学 研 究 与 创 业 行动 项 目（ ０ １ １ ） ２１０２． 第 一 作 者 简 介 ： 振 ， 科 生 ． 业 ： 料 成 型 及 控 制 工 程 张 本 专 材
第 ２ ４卷 第 ３期 ２１ ０ ２年 ９月
北 方 工 业 大 学 学 报
Ｊ ＮｏＲＴＨ ． ＣＨＩ ＮＡ ＮＩ ｏＦ ＴＥＣＨ ． Ｕ Ｖ．
Ｖ ｏ１ ２ ｏ ３ ． ４Ｎ ．
Ｓｅ ． ０１ ｐｔ ２ ２
基 于 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 的声 音 信 号 采集 分 析 系统 开发 ＊ ａＶ Ｅ
输 入子 ｖ 是用来 配 置一个 声 音输 入 设 备 ， ｉ 采集 数 据并 将 数 据发 送 到缓 存 ， 后 通过 写 入 声音 然
文 件子 ｖ 将 来 自波形 或 波形 数 组 的数 据 写 入 ｉ
信 号 采 集 与识 别 系统 ， 可 以通 过 麦克 采 集声 它 音 信号 ， 并对 采集 的信 号加 以存储 ， 而后 对存储 的信 号 进行 频 谱分 析 ， 终 能够 实 现对 声 音信 最
图 ２ 声 音 信号 的采 集 与 储 存
基 于Ｌ ｂ Ｅ 的声 音信 号 采集 分 析 系统 ａ ＶＩＷ
信号滤波 ｌ ｌ信号加窗
图 ３ 声 音 信 号 分 析框 图
图 ４ 打 开 声 音 文 件
２ ２ ２ 对采 集声 音文件 的分 析 ．．
基于LabVIEW和声卡的音频分析仪设计
ｇａ ｒｍｍｉｇ ｌｎ ｕ ｇ ｎ Ｌ ｂ ＥＷ ． Ｐ ａ ｔ ａ ｐ ｌ ａｉｎ ｆｔ ｉ ｒ ｊｃ ｒｖ ｈ ｔｂ ｔ ｈ ｏｔ ｒ ａｔａ ｄ ｎ ａ ｇ ａ ｅｉ ａ ＶＩ ｒ ｃｉ ｌａ ｐ ｉ ｔ ｓｏ ｈｓｐ ｏｅｔｐ ｏ ｅｔ ａ ｏ ｈ ｔ ｅｓ ｆｗａ ｅｐ ｒ ｎ ｃ ｃ ｏ
进 入 计 算 机 ， 利 用 Ｉ ｂ Ｅ 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 ： 系统 的 硬 件 再 ＶＩ ｗ ａ 该
验ｍ 实ｅ ｐ 一
和 软 件 设 计 简 单 ， 发 周 期 短 ， 本 低 ， 样 精 度 高 ， 时 又 具 有 很 强 的 兼 容 性 和 扩 展 性 ， 于 升 级 换 代 和 维 开 成 采 同 易 护 。此 外 ， 户 还 可 以 在 Ｐ 用 Ｃ上 配 置 多 块 声 卡 并 行 工 作 ， 现 多通 道 采集 系统 。声 卡 与 Ｉ ｂ Ｅ 相 结 合 的信 实 ＶＩｗ ａ
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 。
技Ｌ 篁
术－ 詈
与 ｄｎ
关 键 词 ： 频 分 析 仪 ； 卡 ； ａ Ｖ Ｅ ； 拟 仪 器 音 声 Ｌ ｂ ＩＷ 虚
中 图 分 类 号 ： Ｎ９ １ ６ Ｔ １． 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ２４ ５ （ ０ ２ ０ — ０ ３ ０ １０ —９ ６ ２ １ ） ８ ０ ６ — ４
基 于 Ｌ ｂ Ｅ 和 声卡 频 分 析仪 设 计 ａ ＶＩＷ 的音
周 南 权 全 晓 莉 ，
（ 。重 庆 航 天职 业技 术 学 院 电 子 工程 系，重 庆 １ ４０２ ； ０ ０ １
基于LabVIEW的音频信号数据采集和频谱分析
毕业设计（论文）基于LabVIEW的音频信号数据采集和频谱分析系别自动化工程系专业名称测控技术与仪器班级学号学生姓名指导教师XXXX年6月10日基于LabVIEW的音频信号数据采集和频谱分析摘要虚拟仪器是20世纪80年代兴起的一项新技术，是现代仪器仪表发展的重要方向，在建模仿真、设计规划和教育训练等方面都有应用。
目前NI公司所提供数据采集设备性能好，但是价格昂贵，构建信号分析系统成本偏高。
计算机声卡具备数据传输和A/D转换功能，作为数据采集卡具有价格低廉、开发容易和系统灵活等优点。
基于上述分析，本文用计算机声卡代替普通采集卡作为硬件，在LabVIEW平台上设计了一个信号分析系统，并在信号分析实验中进行了应用。
主要贡献为下述几点: l)提出了采用声卡作为数据采集设备构建虚拟音频信号分析系统并应用于实验教学的设想。
通过高校实验室现状的调研和对声卡性能的分析，分析了由声卡组建可以用于实验教学的信号分析系统的必要性和可行性。
2)构建了基于LabVIEW的音频信号采集分析系统，具有信号采集、分析、波形显示、存储以及数据文件再调用分析等功能。
分析、解决了设计及实现过程中出现的问题。
关键词：LabVIEW，声卡数据采集，信号分析A Signal Analysis System Based on LabVIEWAuthor：Du WenjuanTutor：XXAbstractVirtual instrument technology is a new technology, and it is an important direction in modern instrumentation development. Virtual instruments are often used in modeling and simulation, design and planning, education and training. The acquisition equipment from NI has a good performance, but constructing signals analysis system will cause high cost.Sound card with data transmission and A/D converter functions as a DAQ card has low-price, easy-developing and flexible-system such virtues. Based on the above analysis, taking the computer sound card instead of DAQ card as hardware, designs the system based on LabVIEW, and implements it in the signal analysis experiments. The main contents are listed as follows:l)An envisage for using sound card as a virtual audio data acquisition equipment to construct the signals analysis system and implements it in the experiments is put forward. The necessity and feasibility by the sound card system to set up signals analysis system based on research of teaching program of experiments in the number of traditional college is analyzed.2)Audio signal acquisition and analyze system is constructed based on LabVIEW, it has functions of virtual signal acquisition, analysis, waveform display, storage and transfer of data files to meet the needs of the experimental teaching.Key Words：LabVIEW, Sound card data acquisition, Signals Analysis目录1 绪论 (1)1.1 课题开发背景和发展现状 (1)1.2 研究的意义 (2)2 虚拟仪器、声卡及数据采集理论 (3)2.1 虚拟仪器介绍 (3)2.1.1虚拟仪器的特点 (3)2.1.2虚拟仪器的组成 (4)2.1.3 虚拟仪器与传统仪器的比较 (4)2.2 LabVIEW简介 (6)2.2.1 LabVIEW程序的基本构成 (6)2.2.2 LabVIEW的应用 (7)2.3声卡 (7)2.3.1声卡的基本功能 (8)2.3.2声卡的工作原理 (8)2.3.3声卡的性能指标 (9)2.4 信号分析理论 (10)2.4.1 数据采集理论基础 (10)2.4.2快速傅立叶变换（FFT） (12)2.4.3 谐波分析理论 (14)3 信号分析系统解决方案 (18)3.1声卡作为数据采集卡的可行性分析 (18)3.2信号分析系统设计方案比较 (19)3.3 系统模块划分 (20)4 信号处理程序设计 (22)4.1 系统欢迎界面的设计 (22)4.2系统主页面的设计 (23)4.3实时采集信号模块的设计 (25)4.4 历史重载信号模块的设计 (26)4.5信号采集和处理模块 (26)4.5.1音频信号的采集 (26)4.5.2音频信号的分析 (28)4.6辅助模块 (29)4.7帮助模块 (29)4.8程序的运行与调试 (30)4.8.1运行VI (30)4.8.2调试VI (30)5 实验结果 (32)总结和展望 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (38)附录A (38)附录B (40)1 绪论本文旨在运用虚拟仪器开发软件LabVIEW8.5，设计开发基于声卡的音频信号数据采集和频谱分析系统，使其具有通过普通声卡进行声音数据的采集、分析、显示以及存储的功能。
基于NiosⅡ的音频信号分析仪设计
（） ５
（ ） 中 ， ≤ｎ≤ ｎ ， Ｎ—ｎ， ５式 １ Ｍ＝ 一般取 Ｉ 一 ＇ ｔ … Ｎ ５ 以保证上式 中即使在 ｎ： 一 时 ， 有较 多的数据 ／， ｎ 也 差值求平均 。 （ ）可 以用来 表征时间间隔为 ｎ 的两 Ｆｎ 个时间点处信号 的相似性 。 假设时 间序列是周期性 的 ， 其周期 Ｔ＝ 。 。当 ｎ・
仪 器通 过 Ａ ａ ｎ Ｓ ｖｌ — Ｔ总线有 效 的把 Ｆ Ｉ ｏ 订 Ｐ核与 Ｎｏ 软 核处理 器有 机 的结 合起来 ， Ｆ Ｇ ｉ ｓ 在 Ｐ Ａ芯 片上 配 置 Ｎｏｌ软 核处 理 器 ｉＩ ｓ 和相关 的接 １模块 来实 现嵌入 式系 统的 主要硬 件结构 ， 构 使得 软 件 和硬 件集 成 到 一 片可 编程 逻 辑 器件 平 台上 ， 设 ３ 该结 使 计 同 时获得 软件 的灵活 性 以及 硬件 的高性 能优 势 。设 计 中 ， Ａ ｅ Ｐ Ｃ ５系列 Ｆ Ｇ 在 ｈｍＥ２ ３ Ｐ Ａ芯 片 中嵌 入 ＮｏＩ软 核处 理 器 ， ｉ Ｉ ｓ 使之集 成在 一片 ＦＧ Ｐ Ａ上 ， 效率 高 、 活性强 ， 好地满 足 的市场需 求 。 开发 灵 能较
抗 混 叠 滤 波 电路
Ａ ＝￣Ｒ ＋Ｉ ｍ ／ ｅ（） ｍ（）
各次谐 波的有 效值为 ：
Ｕ＝Ａ ／ ｍ
（） １
（） ２
和， 可以达到与传 统频谱分 析仪 的效果 ， 但实现 的 复杂度要简单的多。 文中研 究了一 种基 于傅立 叶变 换 和 Ｎｏ 软核 控 ｉ ｓ
１ 音 频 信 号 分 析 仪 系 统 组成
音频 信号分析仪采用全硬件 的以 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ架构 为核
心器件来实现。信号经过 ５ Ｏ欧姆 阻抗 匹配 ， 信号 幅度
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的虚拟信号分析仪的设计
毕业设计基于LabVIEW的虚拟信号分析仪的设计2013年6月诚信声明本人郑重申明：所呈交的毕业论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
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结果由本人承担。
本人签名：年月日毕业设计任务书设计（论文）题目：基于LabVIEW的虚拟信号分析仪的设计1．课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，学习LABVIEW的相关知识和图形化编程的算法，并掌握程序模块化设计、数据库、Web、多线程等技术，为学生在毕业后从事测控技术工作打好基础。
2．主要任务（1）查阅与本课题相关的技术资料，并写出文献综述；（2）掌握信号频谱分析仪的设计原理；（3）学习LABVIEW软件，能够进行图形化编程；（4）完成毕业设计论文。
3．主要参考资料[1]武一，杨瑞文，时惠玲虚拟信号测量仪的设计与开发[J].电子测量技术，2008,31（3）：55-57[2]张宏群.基于LABVIEW的虚拟信号分析仪的设计[J].仪器仪表用户，2007,14（5）：124-125[3]丁玉美，高西全.数字信号处理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.201-211基于LabVIEW的虚拟信号分析仪设计摘要虚拟仪器技术的发展是21世纪的自动测试与电子测量仪器技术领域的一个重要发展方向。
该技术是用常见的计算机作为基础，并在此平台基础上进行仪器的的定义、设计以及测试功能。
使得用户在操作这种计算机的时候就像是在操作一台由自己专门设计使用的一种特殊的电子仪器设备。
进行操作的人员可以通过非常直观的图形化用户界面和易于理解的图形化编程语言来控制系统的开始、运行和结束，从而实现数据的采集、信号分析、被测信号和频谱图的显示、波形图显示、故障诊断、数据存储、和控制输出等功能。
在虚拟仪器系统中，硬件主要用来实现信号的输入和输出功能，而软件可以很容易地进行修改，从而可以改变仪器系统需要实现的功能，以适应不同用户的实际需要。
基于LabVIEW音频信号采集与分析系统设计
基于LabVIEW音频信号采集与分析系统设计董斌;齐列锋;贺恒;晏希亮【期刊名称】《内江科技》【年(卷),期】2015(036)009【总页数】2页(P48-49)【作者】董斌;齐列锋;贺恒;晏希亮【作者单位】长江大学机械工程学院;长江大学机械工程学院;长江大学机械工程学院;长江大学机械工程学院【正文语种】中文本文首先介绍音频信号采集与分析系统总体设计原理，然后介绍基于笔记本计算机麦克风和声卡的硬件设计，以及以虚拟仪器软件LabVIEW为开发环境的音频信号采集、存储和时域频域分析的软件开发，最后用实例证明系统的可行性。
系统拓展性强，可推广至语音识别、噪声监测等多种工程测量及实验室应用。
LabVIEW是一款广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受的虚拟仪器制作软件，被广泛应用于数据采集、测试和数据处理等领域。
LabVIEW由美国国家仪器公司（NI）研制开发，采用图形化编辑语言G编写程序的功能强大的虚拟仪器开发环境[1]。
为了节约系统成本，硬件部分采用计算机的多媒体麦克风和声卡代替价格昂贵的数据采集卡。
软件部分由两子系统构成，在LabVIEW开发环境中制作，一是实现音频信号采集与存储，另一部分是实现历史音频信号读取和时域频域分析与显示。
设计的音频信号采集与分析系统以LabVIEW虚拟仪器软件为开发环境，由硬件电路和LabVIEW软件程序两部分构成[2]。
硬件部分由作为音频信号传感器的麦克风和音频信号采集输入电脑的声卡；软件部分主要对输入数据进行采集存储和读取存储文件分析与显示两个子系统组成。
麦克风感知音频信号，采集存储软件子系统控制声卡对音频信号采集同时存储。
分析与显示软件子系统主要是读取存储文件，然后进行时域和频域分析和结果显示。
信号采集要用到采样定律，要求采样频率至少大于两倍信号最大频率。
信号分析中频域分析是采用傅里叶级数或傅里叶变换将时域信号转化成频域信号的分析方法。
系统硬件由计算机的麦克风和声卡组成，麦克风作为音频信号传感器，声卡主要功能就是实现模拟信号和数字信号之间的转换（A/D转换），两者是音频信号与LabVIEW软件连接桥梁。
基于LabVIEW的音频检测系统设计
1 系统硬件方案分析
本系统采用的硬件方案如图 1 所示，它主要由传声器、声 卡和个人计算机几部分组成。其基本工作过程是： 被测对象 受到外来激励或处在运行工作状态时产生的模拟音频信号被 传声器采集，经声卡实现 A / D 转换变为数字信号，再由计算 机内部开发的虚拟仪器进行显示、分析、存储等。
图 4 虚拟仪器主程序的程序框图
2． 2 数据滤波 由电容式麦克风采集的音频信号中即包括反映被测对象
固有频率的有用信息，还会含有周围环境的噪声，因此要对采 集的数据作滤波处理。程序中选用信号分析 Express VI 中的 滤波器函数实现滤波功能，该函数中滤波器的类型选择带通， 滤波器的高、低截止频率可根据被测对象固有频率的大小合 理选择。图 3 中的时域信号的波形是木琴的金属音条对脉冲 激振的响应，它已是经带通滤波器处理后的信号，由于滤除了 噪声，其衰减振荡的波形轮廓已非常规则。 2． 3 功率谱密度分析
储等功能。该系统对木琴的金属音条进行了测试，由木槌击打音条来产生脉冲激振，响应信号被系统采集分析，进而得出每
根金属音条的固有频率、内耗两项参数。
关键词： 音频检测； LabVIEW； 声卡； 固有频率； 内耗
中图分类号： TP274
文献标志码： B
Design of acoustic detecting system based on LabVIEW
针对滤波后采集的音频信号的时域波形，波峰 / 波谷检 测函数用于查找在设定阈值以上（ 或下） 的波峰或波谷的个 数、位置及振幅等信息，用来判断金属音条对脉冲激励响应的 衰减程度。 2． 5 数据存储
为了提高检测效率，可先将采集的音频信号保存，待检测 任务完成后，再对保存的数据文件分析处理。数据存储功能是 通过 Write Waveforms to File． vi（ 写入波形至文件） 实现，并通 过开关按钮控制存储进度。对于保存的数据文件，专门开发了 音频信号读取程序，该程序也包括时域信号波形显示、功率谱 密度分析、波峰 / 波谷检测等功能，程序的前面板及程序框图 与主程序类似，不再赘述。
LabVIEW与信号处理实现音频与视频处理
LabVIEW与信号处理实现音频与视频处理近年来，随着科技的快速发展，音频与视频处理技术在各个领域中发挥着重要的作用。
在电子信息、通信、广播电视等行业中，对音视频数据的处理需求越来越高。
而LabVIEW作为一款强大的虚拟仪器平台，结合信号处理技术实现音频与视频处理成为了可能。
一、LabVIEW概述LabVIEW是一款由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程环境。
它通过将数据流图与图形化界面相结合，使得用户可以用图形化的方式来进行程序设计，而不需要编写繁杂的代码。
这使得LabVIEW成为了非常适合信号处理的平台。
二、信号处理与音频处理信号处理是将原始信号进行操作、变换和分析的过程。
而音频处理则是其中的一种特殊应用，主要是对音频信号进行处理、改进和增强。
在LabVIEW中，我们可以利用其强大的信号处理工具箱来对音频信号进行各种操作。
1. 音频信号采集与生成LabVIEW支持各种音频设备的接入，在图形化界面中，我们可以选择相应的音频输入设备，实现音频信号的采集。
同时，LabVIEW也提供了音频生成模块，可以将数字信号转化为模拟音频信号输出。
2. 音频滤波与均衡利用LabVIEW提供的滤波器模块，我们可以对音频信号进行滤波处理。
比如，可以通过设计低通滤波器对音频信号进行降噪处理，去除噪声干扰。
另外，还可以通过均衡器来调整音频信号的频率特性，改变声音的音色。
3. 音频压缩与解压缩在音频数据传输和存储中，经常会遇到数据量较大的问题。
LabVIEW提供了很多常用的音频压缩算法，比如MP3、AAC等。
我们可以利用这些算法将音频数据进行压缩，减小数据量的同时保持较高的音质。
同样，LabVIEW也支持对压缩后的音频数据进行解压缩。
三、信号处理与视频处理除了音频处理，LabVIEW同样适用于视频处理领域。
通过其强大的图像处理和图像识别功能，我们可以对视频信号进行各种处理和分析。
1. 视频采集与生成类似于音频信号采集，LabVIEW也支持各种视频设备的接入。
基于LabView的虚拟音频信号分析仪设计
基于LabView的虚拟音频信号分析仪设计
孟建良;杨光兴
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2009(025)013
【摘要】首先讨论了音频信号的测量原理,然后介绍了一种在LabView环境下,采用普通计算机声卡代替商用数据采集卡所设计的一个具有较高采样精度、中等采样频率的虚拟音频信号分析系统.此系统实现了时音频信号的数据采集功能,并能对采集到的音频信号进行基本参数的测量及时域和频域分析.系统性价比较高,具有良好的扩展性,可推广至语音识别、噪声监测等多种工程测量及实验室应用.
【总页数】3页(P116-117,204)
【作者】孟建良;杨光兴
【作者单位】071003,河北,保定,华北电力大学计算机学院;071003,河北,保定,华北电力大学计算机学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.6
【相关文献】
1.基于LabVIEW和Matlab的虚拟信号分析仪设计 [J], 陈华丽
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基于LabVIEW 的音频信号分析仪设计马骁，张广中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州（221008）E-mail ：max05283091@摘要：本文基于“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，设计了基于虚拟仪器技术的语音信号分析仪。
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 的多线程技术实现音频信号的数据采集，开发基于PC 机声卡的虚拟音频信号分析仪。
该系统实现了数据采集，信号分析（时域分析和频域分析）等多种功能。
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。
这类系统性价比高、通用性强、扩展性好、界面简单，在工程测量与实验室应用中具有广阔的前景。
关键词：声卡;LabVIEW;数据采集;信号分析中图分类号：TP3911.引言音频信号分析仪的发展是随着一般信号分析仪器的发展而不断改进的。
信号分析设备发展至今已经历了三个阶段，50年代发展的是以波的干涉、谐振和滤波原理制成的模拟式分析仪，它们功能少，分析速度慢，目前已经很少用了。
但是这类仪器分析时能量集中，分析精度高，其分析方法有特色。
因此，许多数字化仪器保留了模拟式分析仪的部分功能。
60年代，随着计算机技术的发展，信号处理由模拟式向数字式转化，发展的是以FFT 计算原理制成的数字式信号分析仪。
这类仪器功能多，分析速度快，是使用中的主流，第二代仪器的缺点是功能恒定，不能满足用户的特殊要求，同时分析功能无法更新换代。
近年来虚拟仪器的出现，为以通用计算机为主体的智能信号分析仪的产生和发展奠定了基础。
智能仪器分析功能由软件设定，可以不断的升级换代，用户也能自行修改，同时还能与人工智能技术和数据库技术等计算机技术相结合，使用起来十分方便[1]。
2.系统介绍2.1虚拟仪器概述虚拟仪器以PC 机为仪器统一的硬件平台，将测试仪器的功能和形象逼真的仪器面板控件均形成相应的软件并以文件形式存放于机内的软件库中，同时在计算机的总线槽内插入对应的、可实现数据交换的模块化硬件接口卡，若使库内仪器测试功能、仪器控件的软件和由中国科技论文在线接口卡输入至机内的数据，在计算机系统管理器的统一指挥和协调下运行，便构成了一类全新概念的仪器——虚拟仪器。
由于虚拟仪器的测试功能、面板控件都实现了软件化，故虚拟仪器被认为是“软件即仪器”。
这是对仪器概念的延伸，是仪器领域中的一次革命。
由于虚拟仪器建立在个人电脑的运算、存储、显示、打印、管理等各种智能化功能的基础上，因此虚拟式仪器成为先进的智能化仪器，表1-1给出了传统仪器和虚拟仪器特点比较。
表1-1 传统仪器和虚拟仪器特点比较2.2虚拟仪器的系统框图图2-1是虚拟仪器最基本的系统结构框图,该图既反映了典型的虚拟仪器系统的基本构成,同时又指出了虚拟仪器的基本工作方式。
被测信号首先经传感器转化为电信号，然后由信号调理器进行去噪、滤波及前级放大等各种预处理，经过预处理后的信号由数据采集卡进行A/D 转换，成为计算机系统能够直接处理的数字信号，随后由计算机系统内置的虚拟仪器软件完成分析、显示、打印及存储等工作[2]。
传统仪器虚拟仪器功能由仪器厂商定义功能由用户自己定义与其他仪器设备的连接十分限可方便的与网络外设及多种仪器连接图形界面小，人工读取数据，信息量小界面图形化，计算机直接读取数据并分析处理数据无法编辑数据可编辑、存储、打印硬件是关键部分软件是关键部分价格昂贵价格低廉系统封闭、功能固定、可扩展性差基于计算机技术开放的功能模块可构成多种仪器技术更新慢技术更新快开发和维护费用高基于软件体系的结构可大大节省开发费用 中国科技论文在线图 2-1虚拟仪器系统结构框图2.3虚拟仪器的现状与发展作为仪器领域中最新兴的技术，虚拟式仪器的研究、开发在国内已经过了起步阶段。
从90年代中期以来，国内的重庆大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、西安电子科技大学、中科泛华电子科技公司等院校和高科技公司，在研究和开发虚拟仪器产品和虚拟仪器设计平台以及引进消化NI 公司、HP 公司的产品等方面做了一系列有益工作，取得了一批瞩目的成果。
相信在不久的将来，国内将会推出种类更多、性能更优、功能更强的并具有自主版权的虚拟仪器产品。
虚拟仪器的出现和兴起，改变了传统仪器的概念、模式和结构，改变了人们的仪器观。
据“世界仪表与自动化”杂志报导，21世纪初叶，虚拟仪器的生产厂家，将超过千家品种将达到数千种，市场占有率将占到电测控仪器的50%。
这一预测对整个仪器仪表领域可以说是一次强烈的震撼！使从事电测仪器、分析仪器科学技术研究与开发的科学家和工程师们都看清了虚拟仪器对传统仪器的巨大挑战，认识到在21世纪虚拟仪器不仅无容争议的将成为仪器的发展方向，而且必将逐步一一取代传统硬件化仪器，使成千上万种传统的硬件化的电测与分析仪器都演变成计算机软件，成为一系列文件融入计算机[3]。
3.音频信号分析仪的硬件设计3.1系统总框图设计 中国科技论文在线图3-1 音频信号分析仪系统总框图3.2拾音器及信号调理电路设计本语音信号分析仪采用计算机内部声卡作为数据采集卡，由于声卡上带有信号调理电路，所以拾音器可以直接采用普通的驻极体话筒。
如果想得到更好的效果，也可以加上一个调理电路，图3-2就是一个简单的信号调理电路。
图中1、2两个接线端接驻极体话筒的受话部分，它是由驻极体膜片构成的极头，极头后面接了一个场效应管，它起到了放大和阻抗变化的作用。
在工作时，话筒需要外部供电才能工作，接线时还应注意话筒的极性。
电阻R1部分为话筒提供一个工作电压，并起到了调节器灵敏度的作用。
三极管T 与R2、R3、R4、C1、C2构成了一个简单的阻容耦合音频放大电路用作信号调理。
图3-2信号调理电路 中国科技论文在线3.3声卡3.3.1声卡功能简介本设计采用普通计算机声卡作为数据采集卡。
话筒和喇叭所用的都是模拟信号，而电脑所能处理的都是数字信号，两者不能混用，声卡的作用就是实现两者的转换。
从结构上分，声卡可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话筒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。
本设计使用的是全双工声卡，这种声卡兼有A/D 转换和D/A 转换的双重功能，其具体功能如下：1.声卡是专用的音频信号处理卡，中高档声卡除A/D 转换和D/A 转换功能外，还内置了抗混滤波等基本的信号调理电路，再加上16位的采样精度，因此采用声卡测量时不需要专门的信号调理就能够满足测量的精度要求。
2.测量放音设备时需要用到话筒采集声信号，而声卡上的线形输入端是话筒的良好接口；3.有些测量工作需要激励信号的发生和采集保持同步，如果利用全双工声卡在发生激励信号的同时采集信号，那么这种同步就很容易保证。
声卡采样和A/D 卡采样都是查询到信号样本转化完毕的消息后再来处理数据。
二者不同之处在于，声卡采样是基于“成批”查询的方式，也就是事先设定本次采样需要采集的样本点数，并将存储样本点数据的缓冲区准备好，然后不断查询所有的样本点是否已经采集完毕，若是，则从事先准备好的缓冲区中读取样本数据进行处理，声卡的采样控制是由Windows 操作系统提供的一系列API 函数实现的。
主要包括waveInOpen ，waveInStart ，waveInStop 和waveInClose 等。
WaveInOpen 主要用来打开一个指定的音频设备，准备采集信号；waveInOpen 在一个已经打开的设备上发出信号采集指令；waveInStop 指示中途停止采集信号；waveInClose 用来关闭打开的音频设备[4]。
3.3.2声卡数据采集流程和参数设置1.图3-3是声卡采集的数据流程图：中国科技论文在线图3-3 声卡数据采集流程2.声卡参数设置：①采样频率：目前，普通声卡的最高采样频率为44.1kHz,一般采样频率分为4档，分别为44.1kHz，22.05kHz，11.02kHz，8kHz。
根据采样定理，采样频率应为被测信号频率的2倍以上。
②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。
按位数分，声卡有8位声卡、16位声卡。
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位声卡把音频信号的大小分为= 65536个量化等级来实施上述转换。
所以162一般设定为16位。
③缓冲区：一般声卡使用的缓冲区为8KB（8192字节），这是由于对x86系列处理器而言，在保护模式下，内存以8KB 为单位被分成了很多页，对内存的任何访问都是按页进行的。
CPU 保证在读写8KB 长度的缓冲区时，速度足够快，并且不会被其他外来事件打断。
设置8192字节或其整数倍大小的缓冲区，可以较好的保证声卡与CPU 的协调工作。
3.4A/D 与D/A 转换原理3.4.1A/D 转换器1.转换原理A/D 转换器是一种能把输入模拟电压或电流变成与它成正比的数字量，即能够把被控对象的各种模拟信息变成计算机可以识别的数字信息。
模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。
但在A/D 转换前，输入到A/D 转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。
A/D 转换器的种类很多，但是从原理上来说通常可以分为以下四种：计数器式A/D 转化器，双击分式A/D 转换器，逐次逼近中国科技论文在线式A/D 转换器和并行式A/D 转换器。
计算机中广泛使用逐次逼近式A/D 转换器做为接口电路，它的结构并不复杂，转换速度也高，故本文仅对逐次逼近式A/D 转换器作一介绍。
逐次逼近式A/D 转换器也称为连续比较式A/D 转换器。
这是一种采用对分搜索原理来实现A/D 转换的方法，逻辑框图如下图所示。
图3-4 逐次逼近式A/D 转换器示意框图图3-4中，V1为A/D 转换器被转换的模拟输入电压；V2是“N 位D/A 转换网络”的输出电压，其值由“N 位寄存器”中的内容决定，受控制的电路控制；比较器对V1和V2电压进行比较，并把比较结果送给“控制电路”。
整个A/D 转换是在逐次比较过程中形成，形成的数字量存放在N 位寄存器中，先形成最高位，然后是次高位，一位位地最后形成最低位。
工作过程分析如下：控制电路”从“启动”输入端收到CPU 送来的“启动”脉冲，然后开始工作。
“控制电路”工作后便使“N 位寄存器”中的最高位置“1”，其余位清零，“N 位D /A 转换网络”根据“N 位寄存器”中的内容产生V2电压，其值为V1满量程的一半，并送入比较器进行比较。