基于MATLAB的数据采集与分析系统设计文献综述
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二 正文
数据采集与分析技术中，语音信号的采集与分析技术【11】是一门涉及面很广 的交叉科学，它的应用和发展与语音学、声音测量学、电子测量技术以及数字信 号处理等学科紧密联系。作为高科技应用领域的研究热点，语音信号采集与分析 从理论的研究到产品的开发已经走过了几十个春秋，并取得了长足的进步。它的
快速发展可以说是从 1940 年前后 Dudlcy 的声码器和 Potter 等人的可见语音开始 的，经过数十年的发展，语音信号采集与分析在实用化方面取得了许多实质性发 展，鲁棒的语音识别、基于语音段的建模方法及隐马尔科夫模型都成为研究的热 点。
四 参考文献
【1】程伟，程文波，李灿平《基于 MATLAB 的实时数据采集与分析研究》电子测 量技术，第 31 卷第 8 期
【2】法林，陈文辉，董大群．MATLAB 的数据采集工具箱---一种与硬件设备通 讯的新工具箱[J]，石油仪器，2001．15(1)：56—58
【3】题原，张劲松《基于 MATLAB 的语音信号采集和分析系统的可视化设计》齐 齐哈尔大学学报
在实时数据采集与分析中，张劲松、余新平、张弦通过将 MATLAB 与声卡 相结合，将声卡作为 A／D 转换工具，将信号发生器产生的各种信号，用导线 输入到声卡的 LINEIN 中，通过声卡将声音传感器得到的模拟语音信号转
信
传
号
感
源
器
信号声调卡 Nhomakorabea机
理
软 件 环 境
MATLAB PC
与信 分号 析采
集
换成数字信号输入计算机，实现对数据的采集，然后利用 MATLAB 强大的数值 计算和信号处理功能，对采集到的数据进行分析，将波形特性在时域图和频谱图 上显示出来。【5-9】和传统的数据采集系统相比，这种数据采集系统廉价而且性能 优越，用户可以根据分析的结果，自己设定采样时间和采样频率。但是同样的输 入信号在不同的采样频率时，其显示的波形略有差异，采样频率越高，其显示的 波形越好，失真越小。但该系统中的最高采样频率受声卡的限制，不能采集到所 有的信号，必须根据现场的实际情况进行改变。
物理量
传感器
信号调理
数据分析
变换器
数据采 集硬件
CPU
SOFTWARE
在采集过程中，将传感器获取的参数通过 A／D 转换送入内存，然后由 CPU 对 其进行分析、运算和处理，如数字滤波、量纲变换、误差修正、数字显示等。
在当今社会各个领域，包括科研和实验研究，数据采集系统【2】有着不可代 替的作用，数据采集和处理进行得越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就 越大．数据采集系统性能的好坏主要取决于它的精度和速度，在保证精度的条件 下，还要尽可能地提高采样速度，以满足实时采集、实时处理和实时控制的要求。
MATLAB(Sa~rix Laboratory)是美国 Mathworks 公 司推出的一套用于工程计 算的可视化高性能语言与软件环境。它以矩阵计算为基础，将计算及可视化程序 设计融合在一个交互式的工作环境中【4】。现已发展成为一个具有高性能数值计 算和可视化功能的科学计算环境。集成了数值计算、矩阵计算、信号处理与图形 编辑等众多功，具有高效的数值计算、符号计算、文字处理、可视化建模以及实 时控制能力，被广泛的应用于信号与图像处理、控制系统设计、通信、系统仿真 等诸多领域。
【12】雷学堂,徐火希《基于 MATLAB 的语音滤波设计》 【13】雷学堂,徐火希《可直接感受的基于 MATLAB 的语音滤波》 【14】雷学堂《基于 MATLAB 的语音滤波实验设计》文章编号:10024956(2007)04
一 0038 一 04 【15】范影乐，杨胜天，李轶《MATLAB 应用详解【H】，北京:人民邮电出版社
电脑
声卡
控制程序
分析处理
传感器
结果显示
用以显示最新采集到的数据，通过应用多种时域和频域的分析方法准确地提取信 号的短时能量、短时平均幅度、短时平均过零率等重要的语音特征参数，按照强 度由低到高，将分析后的结果以图形的形式显示出来。这种方式不仅能够实现低 成本、高精度的实时采集,还能将信号资料导入系统进行时域和频域分析。通过 编写程序显示最新采集到的数据，信号分析时，采用滤波方式来去除干扰信号以 更准确的确定频率成份，使主要频段的成分一目了然，并且用户可以自己设定采 样时间和采样频率。
【7】陈德娟《基于 Matlab 的数据采集系统设计》 【8】曲喜强、刘 哲《基于声卡的音频信号采集与分析系统设计》 【9】全必胜,李斌《基于声卡和 MATLAB 的数据采集与分析系统设计》 【10】陈家焱,陈冬娇,董晓峰《基于声卡和 Matlab 的信号采集与分析系统设计》 【11】马超、高世伦《基于 MATLAB 的噪声信号采集与分析系统研究》
三 结语
数据采集与分析系统设计是一门综合性学科，它涉及传感器原理及应用，电 子测量技术以及数字信号处理等多门学科，而数据本身就多种多样，在采集方面 就有很多的方法。传统的数据采集与分析是通过各种专业采集仪器来实现的。每 台仪器只能用于某些特定的测量分析项目，应用范围较窄。通过数据采集硬件设 备将传感器得到的模拟信号读入计算机，在计算机上完成数据的分析与存储，可 以取代各种声学仪器，使整个系统具有操作界面一目了然、参数设定便捷、升级 更新与硬件无关等优点，是一种具有实际应用潜力的数据采集与分析系统。【16】
【4】周渊，李淳，李震《基于 MATLAB 的数据采集与分析系统设计》集成电路与 元器件卷
【5】题原，张劲松《基于 MATLAB 的语音信号采集和分析系统的可视化设计》 文章编号：1007-984X(2006)06-0043-04
【6】余新平，张弦《基于 MATLAB 的实时数据采集与分析系统的实现》2[文献标 识码]A[文章编号]1673—1409(2006)04—0080—04
2001 【16】马明建，周长城．数据采集与处理技术[M]．西安： 西安交通大学出版社 ，
1989．
MATLAB 自带的数据采集工具箱(Data AcquiSition Too1box)是为简化和加 快数据采集工作而设计的。使用该工具箱更容易将实验测量得到数据进行分析和 可视化操作。【2】数据采集工具箱提供了一整套的命令和函数，可以用来直接控 制与 PC 机兼容的数据采集硬件设备的数据采集和通讯。这些设备包括：多媒体 声卡，美国国家仪器 E 一系列，1200 一系列接口板，Hew1ett—PackardVxIE 1432系歹 U 接口板以及其它的各种数据采集硬件设备。硬件数据采集设备的内部特性 对 MATLAB 接口完全透明。无论是使用一个或几个硬件设备，数据采集工具箱会 向所有的硬件设备提供单一的和统一的接口。通过调用 MATLAB 命令和函数可以 对与 Pc 机兼容的数据采集硬件设备进行访问并对它的属性进行可视化控制。因 为数据采集工具箱集成于 MATLAB 中，所以在进行数据采集的同时，可以对采集 的数据进行实时分析，或者存储后再进行处理，或者针对数据分析的需要对测试 条件的设立进行不断的更新。
基于 MATLAB 的数据采集与分析系统设计文献综述
一 前言
数据采集系统涉及多学科，所研究的对象是物理或生物等各种非电或电信号， 如温度、压力、流量、位移等模拟量，根据各种非电或电信号的特征,利用相应 的归一化技术，将其转换为可真实反映事物特征的电信号后，经 A／D 转换器转 换为计算机可识别的有限长二进制数字编码，即数字量，并进行存储、处理、显 示或打印【1】。以此二进制数字编码作为研究自然科学和实现工业实时控制的重 要依据，实现对宏观和微观自然科学的量化认识。典型的数据采集系统组成如图 1 所示。
数据分析是指用适当的方法对采集来的数据进行分析，以求最大化地开发数 据资料的功能，发挥数据的作用，并将分析结果显示出来。通过数据采集硬件采 集到数据，然后将其传送到 CPU 中，应用不同的软件，将采集到的数据进行实时 分析，并显示出分析结果。常用的信号分析方法有时域分析、频域分析、功率谱 分析等。时域分析主要提供信号的均值、方差和自相关函数等信息;频域分析则 着重于了解信号的频率组成;功率谱分析方法则是从功率的角度了解信号的频率 组成【3】。
数据采集与分析技术中对声音信号的采集是很重要的一块，雷学堂、徐火希 利用数据采集工具箱(DAQ)和信号处理工具箱开发的一套声音信号采集分析系 统，如图所示：就是通过传感器感应到外部的信号，在计算机内建立模拟的输入 对象，声卡将传感器采集的信号向内存中读入数据，计算机通过控制程序将数据 采集进系统，并将程序嵌入到界面中，
数据采集与分析技术中，语音信号的采集与分析技术【11】是一门涉及面很广 的交叉科学，它的应用和发展与语音学、声音测量学、电子测量技术以及数字信 号处理等学科紧密联系。作为高科技应用领域的研究热点，语音信号采集与分析 从理论的研究到产品的开发已经走过了几十个春秋，并取得了长足的进步。它的
快速发展可以说是从 1940 年前后 Dudlcy 的声码器和 Potter 等人的可见语音开始 的，经过数十年的发展，语音信号采集与分析在实用化方面取得了许多实质性发 展，鲁棒的语音识别、基于语音段的建模方法及隐马尔科夫模型都成为研究的热 点。
四 参考文献
【1】程伟，程文波，李灿平《基于 MATLAB 的实时数据采集与分析研究》电子测 量技术，第 31 卷第 8 期
【2】法林，陈文辉，董大群．MATLAB 的数据采集工具箱---一种与硬件设备通 讯的新工具箱[J]，石油仪器，2001．15(1)：56—58
【3】题原，张劲松《基于 MATLAB 的语音信号采集和分析系统的可视化设计》齐 齐哈尔大学学报
在实时数据采集与分析中，张劲松、余新平、张弦通过将 MATLAB 与声卡 相结合，将声卡作为 A／D 转换工具，将信号发生器产生的各种信号，用导线 输入到声卡的 LINEIN 中，通过声卡将声音传感器得到的模拟语音信号转
信
传
号
感
源
器
信号声调卡 Nhomakorabea机
理
软 件 环 境
MATLAB PC
与信 分号 析采
集
换成数字信号输入计算机，实现对数据的采集，然后利用 MATLAB 强大的数值 计算和信号处理功能，对采集到的数据进行分析，将波形特性在时域图和频谱图 上显示出来。【5-9】和传统的数据采集系统相比，这种数据采集系统廉价而且性能 优越，用户可以根据分析的结果，自己设定采样时间和采样频率。但是同样的输 入信号在不同的采样频率时，其显示的波形略有差异，采样频率越高，其显示的 波形越好，失真越小。但该系统中的最高采样频率受声卡的限制，不能采集到所 有的信号，必须根据现场的实际情况进行改变。
物理量
传感器
信号调理
数据分析
变换器
数据采 集硬件
CPU
SOFTWARE
在采集过程中，将传感器获取的参数通过 A／D 转换送入内存，然后由 CPU 对 其进行分析、运算和处理，如数字滤波、量纲变换、误差修正、数字显示等。
在当今社会各个领域，包括科研和实验研究，数据采集系统【2】有着不可代 替的作用，数据采集和处理进行得越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就 越大．数据采集系统性能的好坏主要取决于它的精度和速度，在保证精度的条件 下，还要尽可能地提高采样速度，以满足实时采集、实时处理和实时控制的要求。
MATLAB(Sa~rix Laboratory)是美国 Mathworks 公 司推出的一套用于工程计 算的可视化高性能语言与软件环境。它以矩阵计算为基础，将计算及可视化程序 设计融合在一个交互式的工作环境中【4】。现已发展成为一个具有高性能数值计 算和可视化功能的科学计算环境。集成了数值计算、矩阵计算、信号处理与图形 编辑等众多功，具有高效的数值计算、符号计算、文字处理、可视化建模以及实 时控制能力，被广泛的应用于信号与图像处理、控制系统设计、通信、系统仿真 等诸多领域。
【12】雷学堂,徐火希《基于 MATLAB 的语音滤波设计》 【13】雷学堂,徐火希《可直接感受的基于 MATLAB 的语音滤波》 【14】雷学堂《基于 MATLAB 的语音滤波实验设计》文章编号:10024956(2007)04
一 0038 一 04 【15】范影乐，杨胜天，李轶《MATLAB 应用详解【H】，北京:人民邮电出版社
电脑
声卡
控制程序
分析处理
传感器
结果显示
用以显示最新采集到的数据，通过应用多种时域和频域的分析方法准确地提取信 号的短时能量、短时平均幅度、短时平均过零率等重要的语音特征参数，按照强 度由低到高，将分析后的结果以图形的形式显示出来。这种方式不仅能够实现低 成本、高精度的实时采集,还能将信号资料导入系统进行时域和频域分析。通过 编写程序显示最新采集到的数据，信号分析时，采用滤波方式来去除干扰信号以 更准确的确定频率成份，使主要频段的成分一目了然，并且用户可以自己设定采 样时间和采样频率。
【7】陈德娟《基于 Matlab 的数据采集系统设计》 【8】曲喜强、刘 哲《基于声卡的音频信号采集与分析系统设计》 【9】全必胜,李斌《基于声卡和 MATLAB 的数据采集与分析系统设计》 【10】陈家焱,陈冬娇,董晓峰《基于声卡和 Matlab 的信号采集与分析系统设计》 【11】马超、高世伦《基于 MATLAB 的噪声信号采集与分析系统研究》
三 结语
数据采集与分析系统设计是一门综合性学科，它涉及传感器原理及应用，电 子测量技术以及数字信号处理等多门学科，而数据本身就多种多样，在采集方面 就有很多的方法。传统的数据采集与分析是通过各种专业采集仪器来实现的。每 台仪器只能用于某些特定的测量分析项目，应用范围较窄。通过数据采集硬件设 备将传感器得到的模拟信号读入计算机，在计算机上完成数据的分析与存储，可 以取代各种声学仪器，使整个系统具有操作界面一目了然、参数设定便捷、升级 更新与硬件无关等优点，是一种具有实际应用潜力的数据采集与分析系统。【16】
【4】周渊，李淳，李震《基于 MATLAB 的数据采集与分析系统设计》集成电路与 元器件卷
【5】题原，张劲松《基于 MATLAB 的语音信号采集和分析系统的可视化设计》 文章编号：1007-984X(2006)06-0043-04
【6】余新平，张弦《基于 MATLAB 的实时数据采集与分析系统的实现》2[文献标 识码]A[文章编号]1673—1409(2006)04—0080—04
2001 【16】马明建，周长城．数据采集与处理技术[M]．西安： 西安交通大学出版社 ，
1989．
MATLAB 自带的数据采集工具箱(Data AcquiSition Too1box)是为简化和加 快数据采集工作而设计的。使用该工具箱更容易将实验测量得到数据进行分析和 可视化操作。【2】数据采集工具箱提供了一整套的命令和函数，可以用来直接控 制与 PC 机兼容的数据采集硬件设备的数据采集和通讯。这些设备包括：多媒体 声卡，美国国家仪器 E 一系列，1200 一系列接口板，Hew1ett—PackardVxIE 1432系歹 U 接口板以及其它的各种数据采集硬件设备。硬件数据采集设备的内部特性 对 MATLAB 接口完全透明。无论是使用一个或几个硬件设备，数据采集工具箱会 向所有的硬件设备提供单一的和统一的接口。通过调用 MATLAB 命令和函数可以 对与 Pc 机兼容的数据采集硬件设备进行访问并对它的属性进行可视化控制。因 为数据采集工具箱集成于 MATLAB 中，所以在进行数据采集的同时，可以对采集 的数据进行实时分析，或者存储后再进行处理，或者针对数据分析的需要对测试 条件的设立进行不断的更新。
基于 MATLAB 的数据采集与分析系统设计文献综述
一 前言
数据采集系统涉及多学科，所研究的对象是物理或生物等各种非电或电信号， 如温度、压力、流量、位移等模拟量，根据各种非电或电信号的特征,利用相应 的归一化技术，将其转换为可真实反映事物特征的电信号后，经 A／D 转换器转 换为计算机可识别的有限长二进制数字编码，即数字量，并进行存储、处理、显 示或打印【1】。以此二进制数字编码作为研究自然科学和实现工业实时控制的重 要依据，实现对宏观和微观自然科学的量化认识。典型的数据采集系统组成如图 1 所示。
数据分析是指用适当的方法对采集来的数据进行分析，以求最大化地开发数 据资料的功能，发挥数据的作用，并将分析结果显示出来。通过数据采集硬件采 集到数据，然后将其传送到 CPU 中，应用不同的软件，将采集到的数据进行实时 分析，并显示出分析结果。常用的信号分析方法有时域分析、频域分析、功率谱 分析等。时域分析主要提供信号的均值、方差和自相关函数等信息;频域分析则 着重于了解信号的频率组成;功率谱分析方法则是从功率的角度了解信号的频率 组成【3】。
数据采集与分析技术中对声音信号的采集是很重要的一块，雷学堂、徐火希 利用数据采集工具箱(DAQ)和信号处理工具箱开发的一套声音信号采集分析系 统，如图所示：就是通过传感器感应到外部的信号，在计算机内建立模拟的输入 对象，声卡将传感器采集的信号向内存中读入数据，计算机通过控制程序将数据 采集进系统，并将程序嵌入到界面中，