【正文】 圖 風(fēng)扇聲音采集監(jiān)控信號 由信號分析得出的幅度譜或功率密度曲線（由布爾原件控制波形顯示），如圖 所示。 5）保存連線值 可以通過單擊保存連線值按鈕，在程序運(yùn)行時(shí)保存流過連線的數(shù)據(jù)流的值。當(dāng) VI 程序運(yùn)行到斷點(diǎn)被設(shè)置處，程序被暫停在將要執(zhí)行的節(jié)點(diǎn)以 閃爍表示。這時(shí)這個(gè)按鈕被稱作錯(cuò)誤列表。另外， Sxx（ f） 還表明了信號的功率密度沿頻率軸的分布狀況，因此稱Sxx（ f） 為自功率譜密度函數(shù)。通過功率譜密度函數(shù)，可以看出隨 機(jī)信號的 能量隨著頻率的分布情況。 頻譜配置方法如圖 所示 。 LabVIEW 中對信號的頻域分析主要是在對信號進(jìn)行 FFT 分析基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 故實(shí)驗(yàn)以經(jīng)過諧波失真分析后得到的基波頻率作為檢測 風(fēng)扇 是否故障的主要依據(jù)。但是，由于 聲 音 的 形成過程是與 物體 運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)的，這種 物理運(yùn)動(dòng)比起聲音振動(dòng)速度要緩慢的多，因此 聲音 信號常?？杉俣槎虝r(shí)平穩(wěn)的，即在 10～ 20ms 這樣的時(shí)間段內(nèi)，其頻譜特性和某些物理特征參量可近似地看 作是不變的。 同時(shí)在信號采集時(shí)，要保障信號采集的實(shí)時(shí)性，這里的實(shí)時(shí)性指在采樣時(shí)間間隔內(nèi)完成對當(dāng)前信號的采集與分析。該模塊首先 將兩個(gè) 頻率作減法，得到 一個(gè)差值，這一差值就體現(xiàn)了 風(fēng)扇正常運(yùn)行聲音 與輸入聲音的匹配程度 。首先將數(shù)字轉(zhuǎn)換為字符，然后通過 Write Characters To File 存入。具體框圖如 圖 所示 。 圖 啟動(dòng)聲音輸 入 前面板 該函數(shù)模塊是完成信號的讀取，當(dāng)收到輸入信號時(shí)，該函數(shù)將緩沖區(qū)的內(nèi)容讀取到函數(shù)程序中的數(shù)組里，生成一個(gè)數(shù)據(jù)的采樣單元集合。使用 Loop 循 環(huán)采集聲音樣本。而當(dāng)單批量寫入硬盤的數(shù)據(jù)過多時(shí)，又會出現(xiàn)從用戶緩存讀取數(shù)據(jù)過快，可能會讀出空數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，所以這幾個(gè)參數(shù)必須互相配合設(shè)定才能使采集卡獲得良好的采集和數(shù)據(jù) 存儲的性能。 ：風(fēng)扇正常運(yùn)行聲音 基波頻率 輸入系統(tǒng) ； ：檢測時(shí)只需將風(fēng)扇運(yùn)行聲音輸入 ，系統(tǒng)將對其進(jìn)行識別，并對 無故障基波頻率 進(jìn)行響應(yīng) ； 開 始 聲音信號的采集 判斷頻率大小 是 否 超 出 設(shè)定閾值 未 超出綠燈亮 返回 聲音信號處理 超 出 則紅燈亮 時(shí)域縮放處理 諧波失真分析 提取基波頻率 傅里葉變換 自功率譜分析 ，本文設(shè)置頻域范圍為 （ 1， +1）Hz； 基本參數(shù)設(shè)定 揚(yáng)聲器采樣頻率和深度 如圖 所示 。 采用模塊化編程不但有上述優(yōu)點(diǎn)，而且便于模塊的集成、程序的擴(kuò)展和系統(tǒng)功能的完善。 3） 便于調(diào)試和修改：模塊化程序一般比單塊程序易于調(diào)試和修改。 模塊化編程有如下優(yōu)點(diǎn) ： 1） 高效率的程序開發(fā)：使用模塊化編程可以更快地開發(fā)程序，因?yàn)檩^小的子程序比大程序更容易理解、設(shè)計(jì)和測試。 至此，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案已經(jīng)確定，那就是用聲卡作數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)，用 LabVIEW 進(jìn)行軟件編程，開發(fā)基于 LabVIEW 的 風(fēng)扇故障檢測 系統(tǒng)。這與第一個(gè)方案的不同之處在于數(shù)據(jù)采集卡，因此在這里重點(diǎn)比較數(shù)據(jù)采集卡的優(yōu)勢與劣勢。此外，聲卡不僅價(jià)格低廉（大多數(shù)是 PC 主板集成）、性能穩(wěn)定，而且兼容性好、靈活通用，軟件特別是驅(qū)動(dòng)程序升級方便； ISA（ Industry Standard Architecture， 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)）總線向 PCI 總線的過渡，解決了以往聲卡與系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的瓶頸問題，同時(shí)也充分發(fā)揮了 DSP 芯片的性能。由于聲卡內(nèi)部都帶有增益控制（例如話筒音量控制、話筒提升控制、線路輸入音量控制），即 使在不外加信號衰減電路的情況下，它也可以測量從 1 微伏到 1 伏左右的信號。目前市場上出售的數(shù)據(jù)采集卡一般包含了完整的數(shù)據(jù)采集電路、與計(jì)算機(jī)的接口電路和驅(qū)動(dòng)程序，并且功能強(qiáng)大，性能良好。采樣信號 xs（ nTs ） 經(jīng)量化后變換為量化信號 xq（ nTs ） ，再經(jīng)過編碼，轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號 x（ n）（ 即時(shí)間和幅值是離散的信號 ） ，簡稱為數(shù)字信號。 前置放大器 ， 容易引入噪聲且會導(dǎo)致信號過負(fù)荷 ， 故本系統(tǒng)使用 ， 噪聲干擾小且動(dòng)態(tài)特性良好的 Line In。該值越大越好，低于 75dB，噪音在寂靜時(shí)有可能被發(fā)現(xiàn)。例如， 16 位聲卡把音頻信號的大小分為 216— 65536 個(gè)量化等級來實(shí)施上述轉(zhuǎn)換。 衡量聲卡性能的主要技術(shù)指標(biāo)有復(fù)音數(shù)量、采樣位數(shù)、采樣頻率、波表合成方式和波表庫容量、聲道數(shù)、信噪比、總諧波失真和緩沖區(qū)等。而且聲卡用 DMA（ 直接內(nèi)存讀取 ） 方式傳送數(shù)據(jù)，極大地降低了 CPU占用率。若由 Mic In 輸入，由于有前置放大器，容易引入噪聲且會導(dǎo)致信號過負(fù)荷，故推薦使用 Line In，其噪聲干擾小且動(dòng)態(tài)特性良好。由于虛擬儀器的巨大優(yōu)越性，國內(nèi)外已經(jīng)在使用虛擬儀器進(jìn)行測試方面作了一系列有益工作，目前己開發(fā)了一些成功的虛擬測試系統(tǒng)。在 LabVIEW 環(huán)境下開發(fā)的程序成為虛擬儀器 VI，因?yàn)樗耐庑团c操作方式可以模擬實(shí)際的儀器。 比較典型的如 NI 公司的 LabVIEW，它是一種采用圖形化編程的 32 位面向計(jì)算機(jī)測控領(lǐng)域的軟件開發(fā)平臺公司。在這種背景下， 20 世紀(jì) 80 年代末美國率先研制成功虛擬儀器（ Virtuallnstrument） 。 虛擬儀器 利用 PC 計(jì)算機(jī)顯示器 C（ RT） 的顯示功能，模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板， 并且 輸出檢測結(jié)果。利用虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)，可以極大地縮短開發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)成本，利用虛擬儀器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理功能的支撐，可以使系統(tǒng)功能更加完善，并且具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性。 sound card data acquisition 目 錄 摘要 ........................................................................................................................................... II ABSTRACT ............................................................................................................................. III 第一章 引言 .............................................................................................................................. 1 課題背景 ..................................................................................................................... 1 研究內(nèi)容 ..................................................................................................................... 1 目前該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀 ............................................................................................. 1 運(yùn)行環(huán)境 ..................................................................................................................... 2 第二章 設(shè)計(jì)需求分析 .............................................................................................................. 5 硬件實(shí)現(xiàn) .................................................................................................................... 5 信號分析理論 ............................................................................................................. 8 聲卡的可行性分析 ..................................................................................................... 9 信號分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較 ................................................................................... 10 模塊化編程思想 ....................................................................................................... 11 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ............................................................................................................ 13 程序設(shè)計(jì)流程圖 ........................................................................................................ 13 系統(tǒng)功能介紹 ............................................................................................................ 14 基本參數(shù)設(shè)定 ................................................................................................. 15 前面板設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 16 軟件程序設(shè)計(jì) ................................................................................................. 17 信號分析處理 ............................................................................................................ 23 時(shí)域分析 ......................................................................................................... 23 頻域分析 ......................................................................................................... 25 第四章 風(fēng)扇故障檢測設(shè)計(jì)調(diào)試與運(yùn)行 ................................................................................ 28 運(yùn)行 VI ..................................................................................................................... 28 調(diào)試 VI ..................................................................................................................... 28 實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果 .......................................................................................................... 30 試驗(yàn)結(jié)果分析 .......................................................................................................... 38 第五章 總結(jié) ...............................................................................