【文章內容簡介】 如果采用 48 KHz 采樣頻率，雖然理論上是可行的，但是效果已經不是最好。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定采樣頻率。 對于高于 48KHz 的采樣頻率人耳已無法辨別出來了，因此沒有實用價值。 (3) 頻率范圍和頻率響應。前者是指音響系統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；后者是指將一個以恒電壓輸出的音頻信號與系統相連接時，音箱產生的聲壓隨頻率的變化而發(fā)生增大或衰減、相位隨頻率而發(fā)生變化的現象。以聲卡作為虛擬測試儀器的硬件設備必須對其頻率特性有所了解。本系統所用計算機主板集成聲卡是 Reaktek 的 ALC880 Codec，根據其性能指標，設置采樣率為 ，采樣位數為雙通道，采樣比特數為 16 位，以保證 采樣時的干擾較小、波形 穩(wěn)定。 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 5 (4) 基準電壓。聲卡沒有基準電壓，因此無論是 A/D 還是 D/A 轉換器，都需要用戶參照基準電壓進行標定 [5]。 聲卡一般有 Line In 和 Mic In 兩個信號輸入插孔，聲音傳感器 （ 本文采用通用的麥克風 ） 信號可通過這兩個插孔連接到聲卡。若由 Mic In 輸入，由于有前置放大器，容易引入噪聲且會導致信號過負荷，故推薦使用 Line In，其噪聲干擾小且動態(tài)特性良好。聲卡測量信號的引入應采用音頻電纜或屏蔽電纜以降低噪聲干擾。若輸入信號電平高于聲卡所規(guī)定的最大輸入電平，則應在聲卡輸入插孔和被 測信號之間配置一個衰減器，將被測信號衰減至不大于聲卡最大允許輸入電平。此外，將聲卡的 Line Out 端口接到耳機上還可以實時的監(jiān)聽聲音信號。 LabVIEW 對聲音采集的設置默認于其所處的操作系統，本文使用的是最普通的聲卡，對于高級的聲卡采集信號時，要注意關閉如混響之類的一些特效，避免影響測量結果的真實性 。 1. 聲卡的配置 一般聲卡主要用于輸出聲音，輸入部分可能沒有處于正常的工作狀態(tài)。建議說先使用耳機和 MIC（麥克風）檢查聲卡的功能，特別是輸入功能（錄音功能）是否正常。如果不正常，需要檢查聲卡的設置。下面介 紹對 Line In 和 Mic In 的檢查和設置。 打開音量控制對話框，如圖 所示， 在“選項”菜單下選“屬性”，得到 如圖 所示的 對話框，在此對話框上選擇“錄音”并配置列表中的選項即可。注意 圖中的相關功能不在靜音狀態(tài)。 圖 音量控制窗口 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 6 圖 聲卡的配置 2. 硬件的連接 硬件連接采用兩種方法： (1) 一條一端是 插孔，另外一端是鱷魚夾的連接線； (2) 另一條 是一條雙端均為 插孔的音頻連接線。 為了測試聲卡的頻響特性，可以使用測試線將聲卡的輸入與輸出端連接起來，形成一個閉 合的環(huán)路。連接時要注意區(qū)分 Mic In 口與 SPK Out 口，不要把它們當作 Line In 與 Line Out 接入。如果測試輸入信號，則使用測試線把信號源連接到聲卡輸入端 Line In 口；如果測試輸入信號，就把該測試線連接到聲卡輸出端 Line Out口。可以使用壞的立體聲耳機做一個雙通道的輸入線，剪去耳機，保留線和插頭即可。 聲卡信號采集方法 聲卡采集 系統原理框圖如下圖 所示。 它 主要由聲源、信號調理模塊、計算機聲卡以及安裝于計算機機上的 LabVIEW 軟件等幾部分組成 。 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 7 圖 聲卡采集系統原理框圖 工作過程為：輸入時，測試信號首先經過信號調理電路，利用 PC 機聲卡的麥克風輸入 (mic in)或線路輸入 (line in)作為信號的輸入端口，將獲取到的模擬音頻信號經過左右兩個通道和 A/D 轉換后送入計算機，通過 LabVIEW 編寫的采集程序進行各種處理和保存；輸出時，經過采集系統處理的數據通過總線將數字化的信號以 PCM 方式送到 D/A 轉換器，編程模擬的音頻信號由線路輸出 (line out)端口通過耳機或音響轉換為音波播放出來。 在信號進入聲卡之前必須經 過信號調理，主要包括信號的放大、濾波、隔離和線性化處理，以使其能夠被聲卡正確的識別。聲卡的麥克風 (mic in)輸入端具有高增益放大器，會使得信號產生較大失真，所以選擇線路 (line in)輸入信號時，其輸入電壓應為 1～ +1V[6]。 聲卡信號采集流程 模擬信號經同軸電纜進入采集卡的輸入通道，經過前置濾波電路、衰減電路、可變增益的放大電路，將信號處理成 A/D 轉換器可以處理的標準電平，經過 A/D采樣量化轉化成計算機可以處理的數字信號并緩存到卡上的存儲器。其支持軟件通過 PC 機的 PCI 總線接口控制模 擬通道的阻抗匹配、放大器的增益選擇、啟動A/D 轉換及轉換結束的識別，并將采集數據以 DMA 的方式傳輸到計算機內存，同時對數據信號進行分析處理、顯示、存儲及打印傳輸等。 信號 處理 聲音 播放 Mic in Line in Line out Lab 計 VIEW 算 機 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 聲卡數據采集流程如圖 所示 。 圖 聲卡數據采集流程圖 聲卡信號采集 的 實現 LabVIEW 軟件是一種基于圖形語言編程的可視化軟件開發(fā)平臺，與 VC，VB 等其他可視化編程語言相比，其函數庫豐富、編程簡單直觀、調試方便，而且界面開發(fā)簡單，界面風格與傳統儀器相似。 LabVIEW 是一個外觀和操作能模仿實際的儀器的程序開發(fā)環(huán)境，類似 于 C、 BASIC 等編程語言。但 LabVIEW 的特點在于，它使用圖形化編程語言 G 在流程圖中創(chuàng)建源程序，而非使用基于文本的語言來產生源程序代碼。 LabVIEW 還整合了諸如滿足 GPIB、 VXI、 USB、RS232 和 RS485 以及數據采集卡等硬件通訊的全部功能。內置了便于 TCP/IP、Active X 等軟件標準的庫函數。雖然 LabVIEW 是一個通用編程系統，但是它也包含了數據采集和儀器控制等特別設計的函數庫和開發(fā)工具。由于 LabVIEW 所使用的術語、圖標和概念都是技術人員、科學家、工程師所熟悉的，故而即使用戶沒 有多少編程經驗，同樣也能利用 LabVIEW 來開發(fā)自己的應用程序 [7]。 以 LabVIEW 為基礎的本聲卡信號采集系統主要完成了信號采集、存儲、回放和頻域分析等功能。本設計對于信號采集如此多的功能采用了分模塊顯示設置，這樣使得主程序前面板簡單明了，且功能齊全，方便了用戶的操作。 SI Config SI Start ? 數據處理 SI Read SI Clear ? SI Stop 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 9 第 3 章 系統功能設計及實現 軟件開發(fā)工具 LabVIEW 介紹 LabVIEW是一種基于 G語言 (Graphical programming lan— guage)的可視化 （ 圖形化 ） 優(yōu)秀開發(fā)平臺，主要用于數據的采集、分析、處理和表達，總 線接口、 VXI儀器以及 GPIB與串口儀器的驅動程序編制和驅動虛擬儀器。它與 C、 Pascal等傳統編程語言有著諸多相似之處，如相似的數據類型、數據流控制結構、程序調試工具等。與傳統編程語言最大的區(qū)別是 LabVIEW使用圖形語言 （ 即各種圖標、圖形符號、連線等 ） ，以框圖的形式編寫程序。 絡評估作為網絡優(yōu)化的第一步，工作范圍包括通過對原有網絡進行數據采集、現場檢查，并對網絡組網合理性、業(yè)務發(fā)展需求進行掌握和分析，同時和客戶保持雙向溝通，良性互動，提出適合客戶網絡發(fā)展的優(yōu)化建議。 一個 LabVIEW程序包括三個主要部分 ：前面板、框圖程序、圖標 /接線端口。前面板是交互式圖形化用戶界面，用于設置輸入數值和觀察輸出量?？驁D程序是利用圖形語言對前面板的控制量和指示量進行控制。圖標 /接線端口用于把LabVIEW程序定義成一個子程序，以便在其它程序中加以調用 [7]。 對虛擬示波器的設計和實現是建立在 labVIEW和聲卡采集系統之上的。 LabVIEW 中有關聲卡的函數主要包括聲音輸入函數、聲音輸出函數、分析函數和文件函數。 1. 聲音輸入函數 (1) SI Config 該函數的主要功能是設置聲卡中與數據采集有關的一些硬件參數，如采樣 率，數據格式，緩沖區(qū)長度等。聲卡的采樣率由內部時鐘控制，只有 3~4 種固定頻率可選，一般將采樣率設置為 44100Hz 數據格式設置為 16 位字長。緩沖區(qū)長度可取默認值。為聲音輸入功能設置一個聲音驅動。當設置好了后，你可以使用 SI Start VI 和 SI Read VI 從設備中獲取聲音。 (2) SI Start 武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 該函數用于通知聲卡開始采集外部數據。采集到的數據會被暫存在緩沖區(qū)中，這一過程無需程序干預，由聲卡硬件使用 DMA 直接完成，保證了采集過程的連續(xù)性。命令聲音驅動開始堆積采集進來的數據。如果驅動已經運行了 ，命令這個 VI不要起作用。 (3) SI Read 該函數用于等待采樣數據緩沖區(qū)滿的消息。當產生這一消息時，它將數據緩沖區(qū)的內容讀取到用戶程序的數組中，產生一個采樣數據集和。若計算機速度不