【正文】 ，我們就可以采用平穩(wěn)過程的分析處理方法來處理了。 LabVIEW 的程序支持模塊化開發(fā)，大大方便了程序的設(shè)計及運行。然后 再與設(shè)定的閾值作比較（閾值體現(xiàn)了系統(tǒng)允許的匹配誤差范圍，由用戶自行設(shè)定）。如圖 所示 。 圖 聲卡初始化設(shè)置的程序框圖 提取特征頻 率部分。 當計算機的運行速度比較緩慢時，使得緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)被覆蓋后，會報告產(chǎn)生一個錯誤信息，在這個時候，程序開發(fā)人員或者系統(tǒng)使用人員應(yīng)該重新設(shè)置采樣頻率，盡可能在在數(shù)據(jù)存儲和讀取之間找到一個合格的兼容。 為了防止 信號干擾 ， 程序首先進入有效音頻等待階段 ， 此時程序通過 “ SI READ” 子 VI 讀取聲卡采集的信號 ， 并捆綁為一個波形 ， 通過 “ 提取單頻信息 ” 模塊提取該聲音信號的主頻率的幅值輸出顯示 。 前面板設(shè)計 添加布爾型控件 ‘ 采音 /檢測 ’ ，用于選擇采集 聲音 還是 檢測故障 ，下面的 stop 控件用于停止錄音。 圖 揚聲器采樣頻率和深度 I/O 設(shè)備： 鍵盤、鼠標、耳機 （ 或音響 ） 、麥克風(fēng)?？傊?，模塊化編程不但可以提高編程效率、重復(fù)利用子程序、便于程序調(diào)試和修改，而且便于模塊的集成開發(fā)、程序的擴展和系統(tǒng)功能的完善。因為精心定義了程序的模塊接口，很容易把問題定位到特定的模塊。定義好模塊的輸入和輸出之后，程序員可以給模塊提供需要的輸入，通過檢測輸出來判斷模塊的正確性。該系統(tǒng)除 了前面介紹的功能和優(yōu)點外，還具有良好的移植性。 NI 公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡有多種總線類型（可選擇），模擬輸入有多通道（ 4 個通道以上），傳輸帶寬比較大，采樣精度高、延時少，而其價格（官方網(wǎng)站報價為 RMB 8， 010～ 89， 090）卻不是普通用戶能夠承受的。聲卡可以較準確地測量音頻范圍內(nèi)的信號，例如：振動、轉(zhuǎn)速、心肺聽診、心電圖、地震波，聲音 ，電源諧波 等， 根據(jù)所用傳感器的不同而不同，當然還要看所用的軟件。測量的準確度由聲卡的質(zhì)量決定。然而，其性能與價格基本成正比，少則幾百、多則上萬元的價格使得系統(tǒng)開發(fā)成本大大增加，系統(tǒng)性價比（性能 /價格）大大減小。在實際工作中，信號的抽樣是通過 A/D 芯片來實現(xiàn)的。 聲卡測量信號的引入采用音頻電纜或屏蔽電纜以降低噪聲干擾 .由于該傳感器沒有前置濾波去噪功能 ， 可能在采集時帶來部分噪聲信號 ， 但對一般的實驗性研究不會帶來太多影響 ， 在后面可以通過軟 件濾波消噪 達到良好的效果 。 f） 總諧波失真：英文全稱為 Total Harmonic Distortion，簡稱 THD，是指用信號源輸入信號時，輸出信號（諧波及其倍頻成分）比輸入信號多出的額外諧波成分，通常用百分數(shù)來表示。在計算機中一般的聲卡是 16 位的，信噪比可達 96dB。 a） 復(fù)音數(shù)量：復(fù)音數(shù)不是聲卡的 DAC（ DigitaltoAnalog Conversion，數(shù)字 /模 擬轉(zhuǎn)換器）或 ADC（ AnalogtoDigital Conversion，模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器）的轉(zhuǎn)換位數(shù)，而 是代表聲卡能同時發(fā)出多少種聲音。一般聲卡 16 位的 A/D 轉(zhuǎn)換精度，比通常 12 位 A/D 卡的精度高，對于許多工程測量和科學(xué)實驗來說都是足夠高的，其價格卻比后者便宜得多。聲卡測量信號的引入應(yīng)采用音頻電纜或屏蔽電纜以降低噪聲干擾。如挪威的 CARDIAC 公司的基于 LabVIEW 平臺的測試北海油田石油、大氣、水流 的 MPFM 系統(tǒng)等。實際 上，VI 類似于傳統(tǒng)編程語言的函數(shù)或子程序。 LabVIEW 是一種用圖標代碼來代替編程語言創(chuàng)建應(yīng)用程序的開發(fā)工具。虛擬儀器的發(fā)展標志著自動測試與電子測量儀器領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的一個嶄新方向。利用 PC 計算機強大的軟件功能，實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運算、分析、處理，由 I/0 接口設(shè)備完成信號的采集、測量與調(diào)理，從而完成各種測試功能的一種計算機儀器系統(tǒng)。 為 此本文提出利用虛擬儀器技術(shù) LabVIEW 作為開發(fā)平臺，來實現(xiàn)電廠風(fēng)機 出廠 狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。 早期 的 檢測 方法是讓檢測線經(jīng)過消音室，富有經(jīng)驗的工人在室內(nèi)用人耳聽辨別故障風(fēng)扇。首先在保證系統(tǒng)可靠性和可行性的前提下，用計算機本身的聲卡代替專用的數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn) 采樣頻率， 16 位采樣深度，對風(fēng)扇聲信號進行實時采集。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 關(guān)鍵詞 ： 音頻信號； 虛擬儀器 ； LabVIEW； 故障檢測 ； 聲音數(shù)據(jù)采 集 Fan Fault Detection System based on the Virtual Instrument Abstract Fan fault detection is widely used in the fan production process. At present, the methods used widely are vibration diagnosis technology and audio diagnosis technology, but vibration diagnosis technology is noncontact measurement so we need to overe test line of body vibration influence. This paper adopted the audio fault diagnosis system based on virtual instrument, and constructed a flexible function of fault diagnosis system with high precision and low cost. It can be applied from the two sides of hardware and application software design to plete the system design based on the function fault diagnosis and virtual instrument design method. First ,on the premise to ensure system reliability and feasibility ,the special data acquisition card for data acquisition was instead by the owe sound card of puter ,to achieve an sampling accuracy of kHz ,depth of sampling 16 bit ,to acquire the fan acoustic signal the realtime data. Then, several applications programs, such as signal analysis, signal inputoutput, data storage and processing act. And human machine interface were plete in LabVIEW platform. .And it implemented the realtime data acquisition and display, harmonic distortion analysis, short and window handle, and other function in one of the fault detection system design. It has been tested that the system could meet the needs of the fault detection system, with the feature of low cost, detection convenient, stable and reliable of performance. With broad application prospect, it can be applied to voice recognition, environmental noise monitoring, laboratory measurement research field etc. Key words： audio signal。嚴重影響了風(fēng)扇出廠試驗的速度與準確率?？梢酝茝V到 聲音 識別、環(huán)境噪聲監(jiān)測和實驗室測量等多種領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。 ，而不需購買新的儀器。虛擬儀器 的出現(xiàn)，使測量儀器與個人計算機的界線更融為一體了。像 VB、 VC 等高級語言一樣， LabVIEW 也是一種帶有擴展庫函數(shù)程序開發(fā)系統(tǒng)?？驁D程序用圖形化編程語言編寫，框圖程序是對具體編程問題的圖形解決方案，即 VI 的源代碼。當前，各種測試軟件、專用集成電路和固化軟件的廣泛應(yīng)用，使系統(tǒng)技術(shù)和模塊式儀器得以迅速發(fā)展，這些都給虛擬儀器的研究和應(yīng)用創(chuàng)造了良好條件，同時也為我們提供了一個縮小與國際先進水平差距的機會。 聲卡的工作流程如圖 所示 。 如果需要處理直流或緩變信號，則需要其他技術(shù)的配合。目前聲卡的硬件復(fù)音數(shù)都不超過 64 位。 LabVIEW 把聲卡的聲道分為單聲道（ mono）和立體聲（ stereo）兩種。 g） 緩沖區(qū)：與一般 DAQ 卡不同，聲卡的 D/A 功能是連續(xù)狀態(tài)的，為了節(jié)省資源，聲卡的 D/A 或 A/D 都對某一緩沖區(qū)進行操作，待緩沖區(qū)數(shù)據(jù)操作完畢時產(chǎn)生中斷， CPU 響應(yīng)中斷信號進行處理。因此，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中同時存在兩種不同形式的信號：連續(xù)模擬信號和離散數(shù)字信號。為保證采樣后信 號的頻譜形狀不失真，采樣頻率必須大于信號中最高頻率成份的兩倍。幾乎每臺計算機都有一個內(nèi)置聲卡。但是不能因為便宜就小看了聲卡，因為便宜只是大批量生產(chǎn)的結(jié)果，正是因為大批量生產(chǎn)，所以性能相當穩(wěn)定。從上面的分析可以知道，用聲卡作為數(shù)據(jù)采集卡，結(jié)合 LabVIEW 編程可以組成一個低成本高性能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。雖然說國產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡比較便宜，但這只是相對國外品牌的數(shù)據(jù)采集卡而言的，對普通用戶來說，價錢依然昂貴，如中泰的數(shù)據(jù)采集卡要 3000 多元人民幣，凌華的 DAQ20xx（ 250k 四通道同步采樣 ， 16 位分辨率）要 13000 多元人民幣。如果把代碼分為較小的功能單元，將大大簡化編程過程。 2） 子程序可以重用：為一個程序編寫的代碼經(jīng)常可以用于其它的程序。我們可以很方便地把新的或調(diào)試過的模塊連接一個已有的程序，而不用更改程序的其余部分。 第三章 系統(tǒng)設(shè)計方案 程序設(shè)計流程圖 程序設(shè)計流程圖 ，如圖 所示 。聲卡虛擬儀器的這種寬頻帶特性，給基于聲卡的聲波測深、振動信號測試、實驗室教學(xué)用虛擬儀器的研究與開發(fā)提供了一個高性能的采集平臺。顯件用于顯示 檢測 的結(jié)果， 正常 為綠色， 不正常為紅色。通過波形的顯示，最后把波形的其他參數(shù)以數(shù)字的形式都顯示出來。 圖 聲音輸入清零子 VI 前面板 該函數(shù)用于關(guān)閉聲卡采樣通道，釋放請求的一系列系統(tǒng)資源 (包括緩沖區(qū)內(nèi)存，聲 卡端口等 )。具體框圖 如圖 所示 。1Hz。 對于比較結(jié)果，用 case 結(jié)構(gòu)輸出。底層服務(wù)層要滿足對聲音 信號的基本操作，為分析處理階段進行的各種 分析與處理 提 供 服務(wù)；分析處理層要對 聲音 信號 分別在時域與頻域 內(nèi) 提取相應(yīng)的特征 ，例如 功率譜及功率譜密度 、 相頻與幅頻信號，提取基波頻率 等相關(guān)內(nèi)容 。 時域分析主 要完成對信號瞬態(tài)特征參數(shù)提取和諧波失真分析 ， 并基于用戶測量 ， 測試的需要 ， 可以在此基礎(chǔ)上擴展測量功能 ， 時域分析主要提取單頻信號的特征參數(shù)幅值 ，頻率 ， 相位 ， 偏移 ， 最大值 ， 最小值等 。 時域分析方法完全是在時間域中分析信 號，時間分辨率理論上可以達到無窮大，但頻率分辨率為零，而頻域分析方法則相反。 頻域分析主要是通過選項對波形進行頻譜分析，在這里頻譜分析主要有功率譜 密度 、幅度譜兩種，這充分體現(xiàn)了設(shè)計程序的高效性，用開發(fā)程序，大大提高了程序的開發(fā)效率，就是信號的某些特征在頻域上隨功率的分布關(guān)系 功率譜就是功率與頻率之間的關(guān)系曲線功率譜估計就是基于有限的數(shù)據(jù)尋找信號。一般用具有統(tǒng)計特性的功率譜來作為譜分析的依據(jù)。功率譜是隨機過程的統(tǒng)計平均概念，平穩(wěn)隨機過程的功率譜是一個確定函數(shù)。 運行 VI 在運行 VI 之前，必須保證 VI 是可運行的，導(dǎo)致 VI 斷開的常見情況有 ： 1）數(shù)據(jù)類型不匹配或存在沒有連接的連線端，導(dǎo)致程序框圖中有斷線。 3）斷點與單步執(zhí)行 為了查找程序 中的邏輯錯誤，希望 框圖程序一個節(jié)點一個節(jié)點地執(zhí)行。從 Tools 工 具 模板選擇探針工具，再用鼠標左鍵點擊探針的連接線。 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