基于声卡的便携式数据采集与系统设计

Value Engineering
0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。

⑤声卡上的CD-ROM 接口类型：大多数声卡提供了一个连接内置CD-ROM 的驱动器接口。

带有Multi CD 标志的声卡可接松下、索尼、Mitsumi 三种最流行CD-ROM 驱动器。

有的声卡上配有SCSI 标准的CD-ROM 驱动接口，但需要注意的是，并不是所有SCSI 型的CD-ROM 驱动器都能连到所有声卡的SCSI 口上。

怎样才能知道是行还是不行呢？很遣憾，只有一条办法，那就是实际连一下试试。

⑥有无对Internet 的支持功能：为了搭乘Internet 快车，许多声卡制造商都开始在自己的产品中提供对Internet 的支持。

⑦有无内置混音芯片及功放：卡中有内置混音芯片可完成对各种声音进行混合与调节，具有功率放大器，才可以在无源音箱中放音。

⑧兼容性：目前，新加坡创新他公的声霸卡以其品质优异而成为市场上的声卡标准，许多声卡以与声霸兼容作为其技术指标之一。

1声卡数据采集与分析系统软件设计
本文设计了一种在Labview 平台下完成的声卡的数据采集与
分析系统。

实现数据采集、信号分析及信号发生等功能。

Labview 软
件是一种基于图形语言的可视化优秀开发平台，与VC ，
VB 等其它可视化编程语言相比，其函数库丰富、编程简单、直观、调试方便，而且界面开发轻松，界面风格也与传统仪器相似。

以Labview 为基础的数据采集系统主要完成了信号时域分析和频域分析以及信号发生等功能。

1.1示波器的实现如图1、2所示是用声卡实现的单通道示波器，它可以测试信号波形、频谱等。

从框图上可以看出，示波器处于连续采集的工作方式。

首先需要对声卡的参数进行设置。

在SI
Config 处设置的参数见面板。

需要注意的是，
如果声卡是16位的，那么将其设置成8位将没有输出。

程序中还将缓冲区的大小设置成8192。

另外，程序中是使用CASE 结构将声卡参数中的Fs 引出给后面使用的。

经过SI Config 和SI Start 的准备之后，进入循环体。

声卡首先将
数据送到缓冲区，SI Read 负责将数据整块读出，放入内存中的用户
数组。

实验表明，这个数据块的大小是缓冲区的一半，即为4096。

并且用户数组是一个整数数组，对16位的声卡，数组元素是0~32768
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—作者简介：王丽（1984-），女，陕西榆林人，榆林学院能源工程学院助教，硕
士，研究方向为测控技术与仪器。

基于声卡的便携式数据采集与分析系统设计
System Design of Portable Data Acquisition and Analysis Based on Sound Card
王丽Wang Li
（榆林学院，榆林719000）（Yulin University ，Yulin 719000，China ）
摘要：文章利用声卡作为数据采集设备，用数据分析和处理功能非常强大的工程实用软件Labview 作为软件开发平台，设计了一个低成本、
高性能的数据采集与分析系统。

实现了数据采集、信号分析（时域分析和频域分析）及信号发生等多种功能。

Abstract:Article designs a low-cost but high-performance data acquisition and analysis system using the sound card as a data acquisition device,and using LabVIEW with powerful data analysis and processing functions.It achieves data acquisition,signal analysis (time domain analysis and frequency domain analysis)and a variety of functions such as signal occurring.
关键词：声卡；Labview ；数据采集；信号分析Key words:sound card ；LabVIEW ；data acquisition ；signal analysis
中图分类号：TP392
文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2012）
06-0127-02
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价值工程
0引言
图书馆是社会共享信息和传播信息的重要机构，是沟通用户与信息资源的重要媒介。

随着网络信息技术的快速发展，网络及通讯技术的快速发展极大的改变着参考馆员与用户的交流方式，数字参考咨询服务已成为人们对知识信息获取的一个重要平台，它对人们在网络时代的学习方式和信息传递的影响是深远的，也改变着参考
馆员与用户的知识传播和获取理念。

国内外高校图书馆也在积极寻求与之适应的图书馆变革与创新。

1数字化咨询服务的现状
国内一些知名图书馆的数字参考咨询由实时问答、电话咨询、邮件咨询、BBS 论坛、FAQ 等组成，在其中的实时咨询平台上用户可
以选择网页聊天、
QQ 插件和MSN 插件等方式。

而有一些大学图书馆则采用由表单咨询、实时咨询、电话咨询、当面咨询和FAQ 快速搜索五大部分构成的参考咨询服务平台2.0版本，其中表单咨询由
用户填写提问表单，答案通过E-mail 的方式反馈给用户，
实时咨询采用web 聊天窗口的方式在线与图书馆员进行实时对话[1]。

目前国外较为著名的国际性参考咨询平台有Question Point 、24/7reference 等组织，Question Point 通过世界各国图书馆及相关机
构的共同参与和开发，运用Internet 和最新技术，
实现了物质资源和智力资源、数字资源和传统资源的共享，同时有效利用了不同时区
图书馆之间的相互合作，提供全天的优质参考服务。

[2]
而在一些发达国家的大学图书馆，师生和询咨人员可通过图像、声音来传递咨询
问题，通过聊天模块来传递文学信息、
可通过白板模块来绘图，同时还可开启并发送到浏览器窗口进行数据库检索，并将结果拷贝到聊天模块或白板上进行传输，将一方的操作过程同时显示到对方屏幕上。

通过多种信息频道，咨询馆员与用户间可全面地进行虚拟参考咨询交流。

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—基金项目：西安文理学院重大科研基金项目（zd201011）。

作者简介：赵精兵（1962-），男，吉林怀德人，西安文理学院图书馆馆长，教
授，研究方向为图书馆管理；张蓓（1984-），女，陕西咸阳人，西安
文理学院图书馆，助理馆员，研究方向为信息管理；刘玮瑶
（1982-
），女，河南漯河人，西安文理学院图书馆，助理工程师。

构建用户参与型数字参考咨询服务系统的探索
The Investigation of User Participating Digital Reference Service Platform
赵精兵Zhao Jingbing ；张蓓Zhang Bei ；刘玮瑶Liu Weiyao
（西安文理学院，西安710065）
（Xi'an University of Arts &Science ，Xi'an 710065，China ）
摘要：本论文以目前数字参考咨询服务的现状为起点，根据数字咨询的主要服务模式，对用户参与型数字参考咨询服务模式进行分析，并由
此提出lib2.0下的用户参与型数字参考咨询平台的系统初步构想。

Abstract:In this dissertation,with analyzing current domestic and foreign library's digital reference service models,we concluded User Participating Digital Reference Platform,which has a theoretical and technical support demonstrating the necessity and feasibility of the platform building.
关键词：数字参考咨询；用户参与；图书馆Key words:digital reference service ；user's participation ；library
中图分类号：G252
文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2012）06-0128-02
之间的一个整数，它反映输入电压的大小，但没有标定，该电压标定参数可以在前面板输入，例如本程序中该参数为20000。

为了方便起见，将标定后的数据连同Fs 构成一个波形，然后就可以根据需要方便地组织输出。

在本程序中提供的输出包括波形、频谱和基波频率。

1.2信号发生器和频谱分析仪的实现虚拟信号发生器和频谱分析仪的前面板如图3所示，在前面板中可以选择输入信号的类型以及两路信号中的一路或两路，同时也可以选择在频谱分析时显示
对应输入信号的频谱图形。

前面板可以很直观的调整产生信号的频率和幅值，同时也能和直观的观察频谱图形随频率幅值的变化，本系统可实现双路或单路的信号发生，在双路信号发生的状态下，可以较直观的对两路信号的频谱进行对比，有利于对信号的分析。

程序框图中利用LabVIEW 的声卡模块产生信号，可以很方便的产生正弦，余弦等常见波形，同时对产生的波形进行频谱分析。

图4是系统的流程图面板。

对于虚拟信号发生器而言，它的主
要功能就是为我们提供激励信号，所以在流程图设计中，我们首先要选择产生信号的图标以及用于产生信号的声卡信号发生模块和循环控制的While 循环。

信号通道的选择采用条件结构和枚举来实现，同时为了更好的观察信号,我们添加相应的时间延迟。

连接各个模块,设置其合理参数，选择通道号，运行程序同时用示波器观察其输出波形。

运行程序产生的波形如图3所示。

有上述可知，在LabVIEW 平台下实现的声卡的数据采集与分析系统功能丰富，硬件配置方便，软件设计相对简单，成本低，采样精度高且容易扩充功能。

为低成本下构建数据采集与分析系统提供了简便的方法。

参考文献：
[1]董华，易克初.一种基于声卡的数据采集系统[J].山西电子技术，2006.[2]唐善华.一种基于声卡的数据采集与分析系统的实现[J].湖北教育学院学报，2007.
[3]雷振山.LabVIEW 7Express 实用技术教程[M].北京：
中国铁道出版社，2005.
[4]王海宝，
吴光杰.LabVIEW 虚拟仪器程序设计与应用[M].成都：西南交通大学出版社，
2005.
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