【文章內(nèi)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(jīng)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(shè)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(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；后者是指將一個以恒電壓輸出的音頻信號與系統(tǒng)相連接時，音箱產(chǎn)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(xiàn)象。以聲卡作為虛擬測試儀器的硬件設(shè)備必須對其頻率特性有所了解。本系統(tǒng)所用計算機主板集成聲卡是 Reaktek 的 ALC880 Codec，根據(jù)其性能指標(biāo)，設(shè)置采樣率為 ，采樣位數(shù)為雙通道，采樣比特數(shù)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(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 (4) 基準(zhǔn)電壓。聲卡沒有基準(zhǔn)電壓，因此無論是 A/D 還是 D/A 轉(zhuǎn)換器，都需要用戶參照基準(zhǔn)電壓進行標(biāo)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(fēng) ） 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(dǎo)致信號過負(fù)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(yīng)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(yīng)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(shè)置默認(rèn)于其所處的操作系統(tǒng)，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(guān)閉如混響之類的一些特效，避免影響測量結(jié)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(fēng)）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(shè)置。下面介 紹對 Line In 和 Mic In 的檢查和設(shè)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(guān)功能不在靜音狀態(tài)。 圖 音量控制窗口 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)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(dāng)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(tǒng)原理框圖如下圖 所示。 它 主要由聲源、信號調(diào)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(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 聲卡采集系統(tǒng)原理框圖 工作過程為：輸入時，測試信號首先經(jīng)過信號調(diào)理電路，利用 PC 機聲卡的麥克風(fēng)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(jīng)過左右兩個通道和 A/D 轉(zhuǎn)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(jīng)過采集系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)通過總線將數(shù)字化的信號以 PCM 方式送到 D/A 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為音波播放出來。 在信號進入聲卡之前必須經(jīng) 過信號調(diào)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(fēng) (mic in)輸入端具有高增益放大器，會使得信號產(chǎn)生較大失真，所以選擇線路 (line in)輸入信號時，其輸入電壓應(yīng)為 1～ +1V[6]。 聲卡信號采集流程 模擬信號經(jīng)同軸電纜進入采集卡的輸入通道，經(jīng)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(zhuǎn)換器可以處理的標(biāo)準(zhǔn)電平，經(jīng)過 A/D采樣量化轉(zhuǎn)化成計算機可以處理的數(shù)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(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換結(jié)束的識別，并將采集數(shù)據(jù)以 DMA 的方式傳輸?shù)接嬎銠C內(nèi)存，同時對數(shù)據(jù)信號進行分析處理、顯示、存儲及打印傳輸?shù)取? 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(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 聲卡數(shù)據(jù)采集流程如圖 所示 。 圖 聲卡數(shù)據(jù)采集流程圖 聲卡信號采集 的 實現(xiàn) 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(shù)庫豐富、編程簡單直觀、調(diào)試方便，而且界面開發(fā)簡單，界面風(fēng)格與傳統(tǒng)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(chǎn)生源程序代碼。 LabVIEW 還整合了諸如滿足 GPIB、 VXI、 USB、RS232 和 RS485 以及數(shù)據(jù)采集卡等硬件通訊的全部功能。內(nèi)置了便于 TCP/IP、Active X 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。雖然 LabVIEW 是一個通用編程系統(tǒng)，但是它也包含了數(shù)據(jù)采集和儀器控制等特別設(shè)計的函數(shù)庫和開發(fā)工具。由于 LabVIEW 所使用的術(shù)語、圖標(biāo)和概念都是技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的，故而即使用戶沒 有多少編程經(jīng)驗，同樣也能利用 LabVIEW 來開發(fā)自己的應(yīng)用程序 [7]。 以 LabVIEW 為基礎(chǔ)的本聲卡信號采集系統(tǒng)主要完成了信號采集、存儲、回放和頻域分析等功能。本設(shè)計對于信號采集如此多的功能采用了分模塊顯示設(shè)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(shù)據(jù)處理 SI Read SI Clear ? SI Stop 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第 3 章 系統(tǒng)功能設(shè)計及實現(xiàn) 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(shù)據(jù)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(qū)動程序編制和驅(qū)動虛擬儀器。它與 C、 Pascal等傳統(tǒng)編程語言有著諸多相似之處，如相似的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)流控制結(jié)構(gòu)、程序調(diào)試工具等。與傳統(tǒng)編程語言最大的區(qū)別是 LabVIEW使用圖形語言 （ 即各種圖標(biāo)、圖形符號、連線等 ） ，以框圖的形式編寫程序。 絡(luò)評估作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的第一步，工作范圍包括通過對原有網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場檢查，并對網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)合理性、業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)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(biāo) /接線端口。前面板是交互式圖形化用戶界面，用于設(shè)置輸入數(shù)值和觀察輸出量。框圖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(biāo) /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(diào)用 [7]。 對虛擬示波器的設(shè)計和實現(xiàn)是建立在 labVIEW和聲卡采集系統(tǒng)之上的。 LabVIEW 中有關(guān)聲卡的函數(shù)主要包括聲音輸入函數(shù)、聲音輸出函數(shù)、分析函數(shù)和文件函數(shù)。 1. 聲音輸入函數(shù) (1) SI Config 該函數(shù)的主要功能是設(shè)置聲卡中與數(shù)據(jù)采集有關(guān)的一些硬件參數(shù)，如采樣 率，數(shù)據(jù)格式，緩沖區(qū)長度等。聲卡的采樣率由內(nèi)部時鐘控制，只有 3~4 種固定頻率可選，一般將采樣率設(shè)置為 44100Hz 數(shù)據(jù)格式設(shè)置為 16 位字長。緩沖區(qū)長度可取默認(rèn)值。為聲音輸入功能設(shè)置一個聲音驅(qū)動。當(dāng)設(shè)置好了后，你可以使用 SI Start VI 和 SI Read VI 從設(shè)備中獲取聲音。 (2) SI Start 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 該函數(shù)用于通知聲卡開始采集外部數(shù)據(jù)。采集到的數(shù)據(jù)會被暫存在緩沖區(qū)中，這一過程無需程序干預(yù)，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(qū)動開始堆積采集進來的數(shù)據(jù)。如果驅(qū)動已經(jīng)運行了 ，命令這個 VI不要起作用。 (3) SI Read 該函數(shù)用于等待采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿的消息。當(dāng)產(chǎn)生這一消息時，它將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容讀取到用戶程序的數(shù)組中，產(chǎn)生一個采樣數(shù)據(jù)集和。若計算機速度不