【正文】 ......................................... 7 虛擬儀器的特點 ..................................................................................... 7 簡介 ........................................................................................................ 7 labview 的系統(tǒng)組成及應(yīng)用 .................................................................... 7 測試軟件控制 ......................................................................................... 8 聲音采集介紹 .................................................................................................... 8 聲音采集的概念 ..................................................................................... 8 聲音采集的特點： ................................................................................. 8 第四章 基于 labview 的聲音采集方案設(shè)計 ................................................................ 10 ：基于虛擬儀器的聲音采集系統(tǒng)設(shè)計 IV 聲音信號采集方案 ..........................................................................................10 聲卡作為聲音信號采集裝置的可行性分析 ..................................................10 聲卡的基本結(jié)構(gòu) .............................................................................................. 11 聲音控制芯片 ........................................................................................ 11 數(shù)字信號處理器 .................................................................................... 11 合成芯片 ..........................................................................................12 波形合成表 ............................................................................................12 波表合成器芯片 ....................................................................................12 聲卡的工作原理 ..............................................................................................12 聲卡的性能指標(biāo) ....................................................................................12 第五章 基于 labview 的聲音采集系統(tǒng)的軟件部分 ....................................................14 聲音采集與分析流程 .......................................................................................15 聲音分析模塊 ...................................................................................................19 聲音讀取與回放 ...............................................................................................26 第六章 聲音采集系統(tǒng)的運行和測試結(jié)果 .................................................................28 系統(tǒng)運行需要以下要求： ...............................................................................28 采集程序測試結(jié)果 ..........................................................................................28 采集到的波形如下圖所示： ................................................................28 聲音回放波形 .......................................................................................29 總結(jié)與展望 .....................................................................................................................33 致 謝 ...............................................................................................................................34 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................35 2020 屆機械電子工程專業(yè)（論文） V 前 言 聲音采集是指把聲音信號數(shù)字化 ,并在數(shù)字狀態(tài)下進(jìn)行傳送、記錄、重放以及其它加工處理等的一整套技術(shù)。相應(yīng)地把聲音信號在原來模擬狀態(tài)下進(jìn)行加工處理的技術(shù)稱為模擬音頻。模擬音頻信號的振幅具有隨時間連 續(xù)變化的性質(zhì)。所謂數(shù)字化就是指把這種模擬信號按一定的時間間隔取值 ,并將所取的值用一組二進(jìn)制編碼表示 ,從而將連續(xù)的模擬信號變換為離散的數(shù)字信號的操作過程。 數(shù)字音頻有許多優(yōu)點。它可以實現(xiàn)很寬的動態(tài)范圍，低失真，高信噪比，以及能經(jīng)受很多代的復(fù)制與處理而不會明顯地降低質(zhì)量。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展與普及數(shù)字設(shè)備正越來越多地取代模擬設(shè)備在生產(chǎn)過程控制和科學(xué)研究等廣泛的領(lǐng)域中計算機測控技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著音頻處理技術(shù)的發(fā)展音頻處理算法越來越復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的模擬信號處理的辦法來實現(xiàn)這些算法不僅難度大，成 本高，有的甚至根本無法實現(xiàn)。傳統(tǒng)的聲音測試技術(shù)由于硬件昂貴（一個數(shù)據(jù)采集卡可達(dá)數(shù)千元），并且不同的測試對象所需要的傳感器也不一樣，導(dǎo)致現(xiàn)代測試技術(shù)一直不能很好的發(fā)展，這無疑在很大程度上限制了音頻處理技術(shù)的發(fā)展。 虛擬儀器是現(xiàn)代計算機技術(shù)和儀器技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，是計算機輔助設(shè)計領(lǐng)域的一項重要技術(shù)。它利用計算機的顯示器的顯示功能模擬傳統(tǒng)器的控制面板。虛擬儀器利用計算機來控制與其相連接的各種硬件，來實現(xiàn)對輸入輸出信號的采集、分析、控制以及顯示。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能，還解決了傳統(tǒng)儀器存在的各種弊端。 利用 labview 的強大功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的運算，分析，處理。計算機的聲卡具有采集信號的能力并實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換?；谔摂M儀器的聲音采集系統(tǒng)設(shè)計可以在很大的程度上降低實驗的成本，整個實驗也變得簡便，具有很好的可行性。與傳統(tǒng)儀器相比，它的成本更低，功能更強大，精度可靠，維護(hù)更方便。用 labview 來搭建一個聲音采集系統(tǒng)有如此多的有點，正是促使我寫這篇論文的原因。在這里，我有利用 labview 的平臺來搭建一個聲音采集系統(tǒng)，實現(xiàn)對聲音信號的采集，回放，以及分析。 具體的工作從開始了解虛擬儀器開始。在學(xué)習(xí) labview 的過程中，主要使用的是labview 中的幫助信息及實例。在網(wǎng)上可從電子發(fā)燒友論壇上獲取大量的有關(guān) labview的信息，結(jié)合課本上的講解，有助于快速上手，對編程有很大的幫助。 在整個設(shè)計的過程中，對聲音進(jìn)行了一定的了解，表示方法有分貝、聲壓、聲強， ：基于虛擬儀器的聲音采集系統(tǒng)設(shè)計 VI 測量的有聲級計及其原理。接著結(jié)合自己電腦，推敲用聲卡作為采集器，實現(xiàn)對聲音信號的采集的可行性。對聲卡的參數(shù)的選擇對于聲音信號保留的影響作分析。 明確了設(shè)計任務(wù)是采集聲音、聲音回放以及對聲音信號進(jìn)行分析。那么先從程序的總體結(jié)構(gòu)入手。在這里我采用的是選擇結(jié)構(gòu)，因為操作人員能夠確定現(xiàn)在這個程序執(zhí)行的是采集聲音信號或者是回放聲音信號的任務(wù)，通過改變選擇結(jié)構(gòu)的條件，可以讓操作人員自己進(jìn)行選擇。其次，對采集到的聲音信號進(jìn)行分析。其中最主要的有功率譜、諧波、包絡(luò)譜分析。 在完成聲音采集之后，分析信號時引入了白噪聲。加入 白噪聲之后，對波形進(jìn)行濾波時，需要注意的是不能直接將波形信號接入濾波器的 X 端，這樣在之后的分析中波形始終一成不變，是錯誤的做法。在操作時，應(yīng)該先將輸出的波形信號進(jìn)行數(shù)組索引，提取其中的 Y 成分，在將其輸入到 X 端。根據(jù)奈奎斯特定理可以得知，要想不失真的還原出采集之前的信號，濾波器的采樣頻率必須大于信號的采樣頻率的兩倍。功率譜是針對功率有限的信號的（能量有限信號可以用能量譜分析），所表現(xiàn)的是單位頻帶內(nèi)信號功率隨頻率的變換情況。保留頻譜的幅度信息，表示了信號功率隨著頻率的變化情況，即信號功率在頻域的分布狀況。包絡(luò)譜 對與沖擊力相關(guān)的事件敏感。 量化沖擊頻率和強度對振動分析是非常有幫助的。盡管有些機器會產(chǎn)生沖擊能量 (如往復(fù)設(shè)備 ), 但大多數(shù)機器不會。沖擊力是破壞性的，通常表明會發(fā)生故障。最典型的包絡(luò)譜圖應(yīng)用是檢測軸承缺陷。 總結(jié)、致謝、參考文獻(xiàn)。 1 第一章 緒論 選題的目的與意義 所謂聲音采集是指把聲音信號數(shù)字化 ,并在數(shù)字狀態(tài)下進(jìn)行傳送、記錄、重放以及其它加工處理等的一整套技術(shù)。相應(yīng)地把聲音信號在原來模擬狀態(tài)下進(jìn)行加工處理的技術(shù)稱為模擬音頻。模擬音頻信號的振幅具有隨時間連續(xù)變化的性質(zhì)。所謂數(shù)字化就是指把這種模擬信號按一定的時間間隔取值 ,并將所取的值用一組二進(jìn)制編碼表示 ,從而將連續(xù)的模擬信號變換為離散的數(shù)字信號的操作過程。 數(shù)字音頻有許多優(yōu)點。它可以實現(xiàn)很寬的動態(tài)范圍，低失真，高信噪比，以 及能經(jīng)受很多代的復(fù)制與處理而不會明顯地降低質(zhì)量。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展與普及數(shù)字設(shè)備正越來越多地取代模擬設(shè)備在生產(chǎn)過程控制和科學(xué)研究等廣泛的領(lǐng)域中計算機測控技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的作用。然而外部世界的大部分信息是以連續(xù)變化的物理形式出現(xiàn)的。要將這些進(jìn)行量化編碼從而變成數(shù)字量這個過程就是聲音采集。它是計算機信息送入計算機進(jìn)行處理就必須先將這些連續(xù)的物理量離散化并在監(jiān)測管理和控制一個系統(tǒng)的過程中取得原數(shù)據(jù)的主要手段。聲音采集系統(tǒng)是計算機與外部世界聯(lián)系其是計算機技術(shù)的發(fā)展與普及數(shù)據(jù)采集技術(shù)將有廣闊的發(fā)展前景。 聲音采集系統(tǒng)的任務(wù)具體的說就是把模擬語音信號通過相關(guān)的設(shè)備轉(zhuǎn)換成計算機能識別的數(shù)字信號根據(jù)不同的的需要由計算機進(jìn)行相應(yīng)的計算和處理得出所需的數(shù)據(jù)。與此同時將計算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。 虛擬儀器是現(xiàn)代計算機技術(shù)和儀器技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，是計算機輔助設(shè)計領(lǐng)域的一項重要技術(shù)。它利用計算機的顯示器的顯示功能模擬傳統(tǒng)器的控制面板。利用labview 的強大功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的運算，分析，處理。計算機的聲卡具有采集信號的能力并實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換。基于虛擬儀器的聲音采集 系統(tǒng)設(shè)計可以在很大的程