虛擬儀器課程設(shè)計(jì)--基于聲卡的音頻采集分析儀與信號發(fā)生器設(shè)計(jì)(完整版)
【正文】 t the design scheme has many advantages such as simple, low cost, high versatility, good extensibility and generous concise interface, and it can be widely used in engineering survey and science laboratory environment. Keyword: sound card, data collection，virtual instrument , LABVIEW.第一章 設(shè)計(jì)選題概述虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的軟硬件測試平臺(tái)。實(shí)際測量中，在滿足測量要求的前提下，可以充分利用計(jì)算機(jī)自身資源，完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，從而節(jié)省成本。濾波器截止頻率值要求用實(shí)際頻率作為輸入。聲卡：計(jì)算機(jī)的聲卡作為數(shù)據(jù)采集卡，其A/D轉(zhuǎn)換功能已經(jīng)成熟，而且計(jì)算機(jī)無需添加額外配件便能完成所有音頻信號的采集功能，具有價(jià)格低廉、采樣精度高，與LabView結(jié)合編程簡單等優(yōu)點(diǎn)，因此，利用聲卡可以構(gòu)成一個(gè)較高采樣精度、中等采樣頻率、靈活性好的信號采集系統(tǒng)。因而使用聲卡的局限性就是不允許用戶在最高采樣率下隨意設(shè)定采樣頻率。又從采樣定理可知，無論采樣頻率多高，只要信號一經(jīng)截?cái)?，就不可避免地引起混疊，因此信號截?cái)啾厝粚?dǎo)致一些誤差。因此，我們希望可以根據(jù)給定的函數(shù)表做一個(gè)既能反映函數(shù)f(x)的特性，又便于計(jì)算的簡單函數(shù)P(x)。實(shí)際上，即使x不在x0到x1之間并且α也不是介于0到1之間，這個(gè)公式也是成立的。參數(shù)包括了頻率、幅度等信息，能夠進(jìn)行輸入改變信號的特性。2）文本數(shù)據(jù)讀取子VI框圖程序說明：打開文件對話框來選擇文件閱讀，讀取文件并顯示字符串的指標(biāo)。1）前面板設(shè)計(jì)：運(yùn)行程序，結(jié)果如下，采集了10個(gè)數(shù)據(jù)1） 框圖程序設(shè)計(jì)：1） 前面板設(shè)計(jì)、框圖程序設(shè)計(jì)：利用for循環(huán)采集隨機(jī)數(shù)，采集到的數(shù)據(jù)和采集時(shí)間在前面板顯示。圖112）信號發(fā)生器框圖程序設(shè)計(jì)：Case循環(huán)的兩個(gè)分支為True和False，循環(huán)外部：聲音格式按名稱解綁后再連接到循環(huán)結(jié)構(gòu)中，分支選擇端子為信號來源的枚舉類型。其中，對信號加窗時(shí)，使用矩形窗將信號突然截?cái)?，在頻域上造成很寬的、原信號中不存在的附加頻率成分，即有限化帶來的泄露問題。Case結(jié)構(gòu)中嵌套while循環(huán)實(shí)現(xiàn)對聲音的輸出，有錯(cuò)誤發(fā)生或人為停止則程序終止。其有效的利用了計(jì)算機(jī)資源，節(jié)約了數(shù)據(jù)采集成本，易于構(gòu)建和升級，并且界面友好，操作簡單，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)，不僅可以應(yīng)用于科研試驗(yàn)，而且可以應(yīng)用于檢測車輛等方面，具有比較廣闊的應(yīng)用前景。尤其在信號采集進(jìn)行時(shí)頻分析過程中，對于運(yùn)作的順序不一樣就很有可能導(dǎo)致錯(cuò)誤，所以在運(yùn)用LABVIEW控件過程中，一定要對每一個(gè)控件的功能搞明白，在對錯(cuò)誤分析時(shí)要學(xué)會(huì)利用調(diào)試等功能，分析產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果時(shí)要注意運(yùn)行不同的順序可能會(huì)出錯(cuò)，此時(shí)要連上ERRO。程序運(yùn)行后還可以聽到聲音，聲音的音量大小由Volume調(diào)節(jié)。虛擬分析儀的界面如圖所示，該圖顯示為實(shí)際采集音頻信號的FFT變換頻譜。True分支信號從通道中得到，由“通道選擇”個(gè)數(shù)，由模擬通道發(fā)生子VI實(shí)現(xiàn)信號發(fā)生，最后由波形圖顯示。2）框圖程序設(shè)計(jì)：被插值的一系列數(shù)據(jù)處理由case循環(huán)，while循環(huán)及數(shù)組函數(shù)實(shí)現(xiàn)，插值函數(shù)為interpolate，case循環(huán)和插值開關(guān)選擇是否插值。將帶時(shí)間戳的字符串?dāng)?shù)組的數(shù)據(jù)加載到列表框。同時(shí)還有一個(gè)聲音的格式來規(guī)定輸入出的信號的格式。已知y求x的過程與以上過程相同，只是x與y要進(jìn)行交換。通常選一類簡單的函數(shù)作為P(x)，并使P(xi)=f(xi)對i=1,2,……,n成立。如果僅要求精確讀出主瓣頻率，而不考慮幅值精度，則可選用主瓣寬度比較窄而便于分辨的矩形窗，例如測量物體的自振頻率等；如果分析窄帶信號，且有較強(qiáng)的干擾噪聲，則應(yīng)選用旁瓣幅度小的窗函數(shù)，如漢寧窗、三角窗等；對于隨時(shí)間按指數(shù)衰減的函數(shù)，可采用指數(shù)窗來提高信噪比。（3）頻率范圍和頻率響應(yīng)：前者是指音響系統(tǒng)能夠回放的最低有效回放頻率與最高有效回放頻率之間的范圍；后者是指將一個(gè)以恒電壓輸出的
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