虛擬儀器課程設(shè)計--基于聲卡的音頻采集分析儀與信號發(fā)生器設(shè)計-資料下載頁
2025-01-17 03:04本頁面
【正文】 位）分析的設(shè)計1）前面板設(shè)計：頻域分析是通過傅里葉變換將時域信號變換到頻域，其主要是了解信號的頻譜成分以及各種成分的強(qiáng)度。本設(shè)計主要實(shí)現(xiàn)了對采集信號的幅度譜、相位譜和功率譜分析等功能。其中，對信號加窗時，使用矩形窗將信號突然截斷，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。為了防止采集信號發(fā)生泄露，對所采集信號進(jìn)行加窗處理，系統(tǒng)選擇了漢寧窗。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。圖20圖212）框圖程序設(shè)計：選擇漢寧窗，通過帶有三個分支的Case結(jié)構(gòu)加以快速傅里葉變換，本設(shè)計主要實(shí)現(xiàn)了對采集信號的幅度譜、相位譜和功率譜分析等功能。圖2信號的統(tǒng)計分析、失真分析設(shè)計由失真測量函數(shù)實(shí)現(xiàn)對信號諧波失真、信納比、指定諧波等參數(shù)的測量，并通過前面板數(shù)值顯示控件顯示；由幅值和測量函數(shù)實(shí)現(xiàn)對信號的正峰、反峰、均值、均方根、平均周期等參數(shù)的測量，并通過前面板數(shù)值顯示控件顯示；有統(tǒng)計分析函數(shù)實(shí)現(xiàn)對信號的時域波形統(tǒng)計特性參數(shù)中值、總采樣數(shù)、算數(shù)平均、偏斜度、峰度、時間步長、初值、終值的測量，并通過前面板顯示控件顯示。圖23前面板設(shè)計圖24框圖程序設(shè)計前面板設(shè)計：聲音信號來源為模擬通道或數(shù)據(jù)文件由插值開關(guān)控制、采樣模式（連續(xù)采樣、離散采樣）、通道選擇、采樣率、頻率、音量、聲卡設(shè)置、通道參數(shù)等都是輸入控件，聲音輸出波形由波形圖控件顯示。選擇模擬通道，程序運(yùn)行后，可以聽到較為清晰的鳴聲，通過Volume可調(diào)節(jié)音量，若疊加了高斯白噪聲，聽到茲茲的噪音。圖25 未疊加高斯白噪聲圖26 加入高斯白噪聲框圖程序設(shè)計：由數(shù)據(jù)文本子vi、線性插值子vi、模擬通道發(fā)生子vi構(gòu)成case結(jié)構(gòu)選擇信號的來源。Case結(jié)構(gòu)中嵌套while循環(huán)實(shí)現(xiàn)對聲音的輸出，有錯誤發(fā)生或人為停止則程序終止。圖27 1）前面板設(shè)計：聲音的設(shè)備、聲音信號的波形類型、采樣率、頻率、聲卡設(shè)置、音量設(shè)置都是輸入控件，聲音波形的由波形圖顯示。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)。圖28輸出為正弦波形圖29輸出為矩形波形2）程序框圖的實(shí)現(xiàn)：信號輸入為連續(xù)采樣信號。有錯誤發(fā)生或用戶按停止按鈕則程序停止運(yùn)行。聲音的波形類型、頻率、幅值在while，case循環(huán)中實(shí)現(xiàn)，輔助函數(shù)為sine 、squre 、sawtooth 、triangle wave 。為音量輸出裝置設(shè)置特殊值。圖30 總結(jié)本次課程設(shè)計我獲益良多，利用計算機(jī)聲卡代替昂貴的數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)，以圖形化編程語言的虛擬儀器軟件LabVIEW為開發(fā)工具，充分利用計算機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力和LabVIEW模塊化編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了常見音頻信號的實(shí)時采集、顯示、存儲，回放以及分析等功能。其有效的利用了計算機(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，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。首先進(jìn)一步加深了對LABVIEW以及聲卡相關(guān)專業(yè)知識的理解以及對本專業(yè)的深刻理解，并初步掌握利用LABVIEW的控件對電腦聲卡參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。尤其在信號采集進(jìn)行時頻分析過程中，對于運(yùn)作的順序不一樣就很有可能導(dǎo)致錯誤，所以在運(yùn)用LABVIEW控件過程中，一定要對每一個控件的功能搞明白，在對錯誤分析時要學(xué)會利用調(diào)試等功能，分析產(chǎn)生錯誤的結(jié)果時要注意運(yùn)行不同的順序可能會出錯，此時要連上ERRO。其次，在控件的選擇上，要結(jié)合被控對象先進(jìn)行理論分析，這樣在調(diào)節(jié)的時候才不會盲目，更具針對性，能節(jié)省不少時間。感謝老師給我這次課程設(shè)計的機(jī)會。附錄主要參考資料1．《》侯國屏等編著 清華大學(xué)出版社（第20章基于聲卡的數(shù)據(jù)采集）2．《計算機(jī)虛擬儀器圖形編程LabVIEW實(shí)驗教材》，北京：中科泛華測控技術(shù)3．《LabVIEW基礎(chǔ)教程》 汪敏生 電子工業(yè)出版社4.《基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計》劉君華 電子工業(yè)出版社5．《》6． 《虛擬儀器設(shè)計基礎(chǔ)教程 》21
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