【正文】 的指令是PLOT，其他許多特殊的繪圖指令都是以它為基礎而形成的。作為繪制線性坐標平面圖形的函數(shù)PLOT，對于不同的輸入參數(shù)，該函數(shù)用不同的形式可以實現(xiàn)不同的功能。繪制時域波形。繪制時域波形可以使用plot(x)命令，plot 將以該向量元素的下標為橫坐標，元素值為縱坐標繪制一條連續(xù)曲線。下面是時域波形的繪制程序：axes(handles time _ axes2)；%確立該圖在界面上的位置；plot (data)；%繪制時域波形；grid on；%加坐標網格；ylabel　(‘voltage (V) ’)；%Y軸名稱為 voltage V?？梢钥闯觯褂肕ATLAB語言非常方便，只要對采集完的信號使用PLOT命令就可以直接畫出它的時域圖，這將是一個以時間為橫軸電壓值為縱軸的電壓表示法?！☆l域顯示模塊繪制頻譜波形。要繪制頻譜波形，可使用命令plot(x , y)，而 x ,y是同維向量，那么polt 將繪制出以 x,y 元素為橫、縱坐標的曲線。首先進行快速傅里葉變換。傅里葉變換具有明確的物理意義，即變換域反映了信號包含的頻率內容，因此傅里葉變換是信息處理中最基本也是最常用的變換。MATLAB 提供函數(shù)daqdocfft來實現(xiàn)這個功能,其格式為：　　[f,mag] = daqdocfft(data,Fs ,blocksize)。其中data是采集到的數(shù)據(jù)；Fs為采樣頻率；blocksize為采樣點數(shù)。為了更好地觀察頻譜波形，該系統(tǒng)還使用了grid on命令，該命令主要Y用于在坐標平面上加上網格,從而更有利于觀察和分析。下面是繪制頻譜波形的程序：　　[f , mag] = daqdocfft (data , Fs , blocksiz)；%進行FFT快速里立葉變換　　 Axes(handles1frequency_ axes1)； %確立該圖在界面上的位置　　 Plot(f , mag)。 %繪制頻譜圖　　 grid on。 %加坐標網格　　 ylabel(‘magnitude (dB)’)；%Y軸名稱為 magnitude dBxlabel(‘frequency (Hz)’)； %X軸名稱為frequency Hz原理：傅里葉變換和Z變換是數(shù)字信號處理中常用的重要數(shù)學變換。對于有限長序列，還有更重要的數(shù)學變化，即DFT。它之所以重要是因為其實質是有限長序列傅里葉變換的有限離散點采樣，從而開辟了頻域離散化的道路。使數(shù)字信號處理可以在頻域采用數(shù)字運算的方法進行，大大增加了數(shù)字信號處理的靈活性。并且它有很多快速算法，：――信號幅度――余弦信號頻率――余弦信號初相 (41)現(xiàn)以采樣頻率為 =對兩信號進行采樣，則被測余弦信號的采樣序列為： (42)對它進行N點的離散傅里葉變換： (43)由此便得到有限離散點的頻域離散點。FFT只不過是DFT的時域的抽取法，即快速算法。它們本質是一樣的。設序列x(n)=，M為自然數(shù)。按n的奇偶把x(n)分解為兩個N/2點的子序列：=，=0,1,…,－1 (44)=，=0,1,…,－1 (45)則x(n)的DFT為：=＋= ＋=＋ (46)其中和分別為和的N/2點DFT，由于和均以N/2為周期，且=－，所以X(k)又可以表示為=＋， =0，1，2，…，－1 (47)=－， =0，1，2，…，－1 (48)這樣，就將N點DFT分解為兩個N/2點的DFT和上面兩個公式的運算。這兩個公式可以用蝶形運算符號表示。由此可見要完成一個蝶形運算，需要一次復數(shù)乘和兩次復數(shù)加法運算。經過一次分解后，計算一個N點DFT需要計算兩個N/2點DFT和N/2個蝶形運算。而計算一個N/2點DFT需要次復乘和N/2(N/2－1)次復數(shù)加法。所以計算N點DFT點總共需要2＋N/2=N(N＋1)/2≈／2（N1時）次復數(shù)乘法和N(N/2－1)＋2N/2=/2次復加法運算。由此可見，僅經過一次分解，就使運算量減少一半?！∠辔粶y量模塊相位測量中一個測量參數(shù)是觀看信號的李沙育圖形計算頻率，另一是計算兩個輸入信號的相位差。測試時用信號發(fā)生器產生頻率和相位可變的標準正弦波信號，接到示波器X輸入；被測信號接入示波器Y輸入。調節(jié)衰減X，Y的增益使其幅度大小一致。連續(xù)改變標準信號發(fā)生器的頻率，直至前面板的圖形穩(wěn)定。當圖形為一個圓或橢圓時，表明被測信號與標準信號頻率相同；當圖形為若干個穩(wěn)定的閉環(huán)時，表明被測信號頻率與標準信號頻率成倍數(shù)或約數(shù)關系，可以根據(jù)圖形水平方向切點數(shù)和垂直方向切點數(shù)之比，并讀出此時標準信號的頻率，從而確定被測信號的頻率。在周期信號中，李沙育圖形常被用來測量信號的頻率。將已知信號和被測信號分別從示波器的兩個通道輸入，進行XY軸疊加輸出，將生成李沙育圖形。通過李沙育圖形，我們可以利用已知信號得頻率和初相位結合李沙育圖形來測量未知圖形頻率和初相位。 圖42計算相位差。fi表示信號頻率，fs表示采樣頻率，2fi的值可以理解為每秒進行多少信號弧度，fs的倒數(shù)為采樣周期，采樣周期為秒/次，所以(弧度/秒)(秒/次)得到得單位為弧度/次，相隔的采樣點數(shù)為n，(2fin)/fs表示n個采樣點總的弧度。一個重要公式將會被用到：(采樣頻率/信號頻率)＝一個周期的采樣點數(shù)。 圖42　相位測量部分程序除了使用上面方法來求兩個信號的相位差之外，還有一個比較簡單的方法。設有兩個序列分別為。則有下面公式：，為兩個任意序列。=即： = (49)——兩序列的相位差求得、后，即可得，然后利用反余求得弦，即為相位差。既：＝ (410)使用虛擬儀器測量波形如圖：圖43　白噪聲波形參數(shù)圖　頻率測量模塊頻率測量是很重要的一項工作，因為頻率對波形來說是一個很重要的參數(shù)。一般使用電子計數(shù)器的測頻方法。但隨著頻域分析的進步，通過頻域分析波形頻率已經成為很重要的一種方法。通過FFT得到波形的頻域波形后，根據(jù)頻域波形，第一個波形最高峰所對應的頻率即信號的頻率。這就是頻率測量原理?！”菊滦〗Y通過對各個部分模塊化得分析，可以使我們深層次理解該設計的各部分設計原理，所用到方法，所用到的軟件的編程的函數(shù)等，可以從本質上明確編程的核心問題。結論結 論本文采用PC技術、DSP技術和MATLAB技術，實現(xiàn)了對音頻信號實時、高保真的采集與處理。實踐證明，用聲卡來采集數(shù)據(jù)，整個系統(tǒng)性價比高，通用性強，界面友好，數(shù)據(jù)存儲方便，性能穩(wěn)定可靠，其個別性能指標甚至優(yōu)于市售數(shù)據(jù)采集板卡，而價格卻不到后者的十分之一。在PC上配置多塊聲卡并行工作，完全可以構成一個多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以滿足特定應用范圍內數(shù)據(jù)采集的需要。如果采用筆記本電腦則無需添加任何硬件就可以構成便攜式測量系統(tǒng)。在聲卡性能越來越好、成本越來越低、普及率越來越高的情況下，這種辦法值得在工程測量應用及相關實驗室中進一步推廣和擴充。例如，對環(huán)境噪聲進行實時監(jiān)測，采集語音信號并進行分析和處理來實現(xiàn)語音識別，還可以實現(xiàn)信號發(fā)生器及萬用表等設備在音頻范圍內的基本功能，其應用前景較為廣闊。當然這一方案也有幾個缺點：(1)采集模式少特別是采樣頻率只有固定的幾種。(2)來自傳感器的輸入信號需與聲卡匹配。(3)最大采樣頻率不超過()K/s，i是模擬信號的通道數(shù)。隨模擬信道數(shù)量增加，每個信道的采樣頻率將會降低。(4)頻率范圍較窄。由于受聲卡的硬件限制，要得到較好的波形，輸入信號的頻率最好在100Hz15kHz范圍內。總之，運用廉價的聲卡，在MATLAB環(huán)境中構成一個較高采樣精度，中等采樣頻率。而且具有很大靈活性的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是一種很好的選擇。參考文獻參考文獻1 楊樂平，李海濤，肖凱．虛擬儀器技術概論．北京：電子工業(yè)出版社2003，23~432 肖宇峰．一款虛擬示波器的設計．器件與儀表，2002 (5)：58~603 潘海彬，李伯全．計算機在測控領域的應用——虛擬儀器．工業(yè)儀表與自動化裝置，2003(6)：67~894 劉君華，賈惠芹等．虛擬儀器圖形化編程語言LabVIEW教程．西安：西安電子科技大學出版社，2001,2~45 侯國屏，王坤．．北京：清華大學出版社，2005,4~66 鄧眾，王磊等．．北京：機械工業(yè)出版社，2004 ,100~1297 周求湛，錢志鴻．虛擬儀器與LabVIEW7 Express程序設計．北京：北京航空航天出版社，2004,4~68 張凱，周瞰．LabVIEW虛擬儀器工程設計與開發(fā)．北京：國防工業(yè)出版社2004，2~49 姚錫陵．一種基于虛擬儀器概念的數(shù)字示波器的實現(xiàn)方法．南京郵電學院學報，1997 .3(4):98~11010楊振江．智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的新器件及應用．西安：西安電子科技大學出版社，2001,67~8911 Topalis ., Gonos ., Vokas G..A..Arbitrary waveform generator for harmonic distortion tests on pact fluorescent lamps. England:Measurement，2001 (30)：25726712文西芹，肖興明，寧曉明．測試儀器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢．連云港化工高等?？茖W校學報，2000，6（12）：146～16713 路林吉，饒家明．虛擬儀器概論．北京：電子技術出版社，2000, 44~7214 汪敏生，．北京：電子工業(yè)出版社，2001,34~4415 范云霄，測試技術與信號處理。北京：中國計量出版社，2002,67~8716 楊樂平，李海濤．LabVIEW高級程序程序設計．北京：清華大學出版社，2003 ,45~65 17 Gray W Johnson .McGrawHill .LabVIEW Power Programming. McGrawHill Companies，1998,10(3)：345~36818 Norma Dorst .Using LabVIEW to Create Multithreaded VIs for MaximumPerformance and Reliability. London：Academic press Inc. ，12(5)：236～23819 李海濤，鄧櫻．．北京：國防工業(yè)出 2002,1~5 20 傅俊慶, 趙愛京．MATLAB中基于聲卡的虛擬動態(tài)數(shù)據(jù)分析儀．長沙交通學院學報，2003,19(1)：1~421 姜占才，袁海良．基于聲卡和MATLAB 的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)．青海大學學報。2006,24(6)：1~422 李定川，聲卡工作原理全解析．遼寧：電腦音樂音箱采購報，200123 佘新平，張弦．基于MATLAB的實時數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的實現(xiàn)．長江大學學報，2006,12(3)：2~624丁玉美，高西全．數(shù)字信號處理．西安：,98~100附錄1 開題報告附錄1　開題報告燕 山 大 學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱：基于聲卡的虛擬儀器設計課題性質：模擬 學院(系)： 里仁學院電子工程系 專 業(yè)：電子信息工程 年　　級：03級電信1班 指導教師：練秋生 學生姓名：紀洪波 2007年3月20日一、綜述本課題國內外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義現(xiàn)代科技發(fā)展日新月異，計算機尤其如此。計算機強大的處理能力，使得它成為一種很好的工具，其應用范圍也越來越廣泛。雖然傳統(tǒng)儀器已經得到迅猛的發(fā)展，儀器精度越來越高，功能越來越強，性能越來越好，但傳統(tǒng)儀器基本上沒有擺脫單獨使用、手動操作的模式。在工業(yè)自動化測試及測量領域，傳統(tǒng)的方法有許多重復建設，使用起來很不方便，其局限性非常明顯，顯然己經不能適應時代發(fā)展的需要了。傳統(tǒng)臺式儀器是由廠家設計并定義好功能的一個封閉結構，它有固定的輸人/輸出接口和儀器操作面板。每種儀器只能實現(xiàn)一類特定的測量功能，并以確定的方式提供給用戶。常用的數(shù)字示波器、數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)記錄儀以及溫度和壓力監(jiān)控器就是傳統(tǒng)儀器的代表。虛擬儀器技術目前在國外發(fā)展很快，以美國國家儀器公司(NI公司)為代表的一批廠商已經在市場上推出了基于虛擬儀器技術而設計的商品化儀器產品。在美國虛擬儀器系統(tǒng)及其圖形編程語言，已作為各大學理工科學生的一門必修課程。虛擬儀器開發(fā)商不僅注意使虛擬儀器能夠適應各種通用計算機總線系統(tǒng)，使之成為虛擬儀器服，而且也注意建立各種儀器專用的總線系統(tǒng)。在國內己有部分院校的實驗室引人了虛擬儀器系統(tǒng)，上海復旦大學、上海交通大學，廣州暨南大學、華中理工大學、四川聯(lián)合大學等。近一、兩年來這些學校在原有的基礎上，又開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于教學和科研。其中，華中理工大學機械學院工程測試實驗室將其開發(fā)成果在網上公開展示。四川聯(lián)合大學的教師基于虛擬儀器的設計思想，研制了“航空電臺二線綜合測試儀”將8臺儀器集成于一體，組成虛擬儀器系統(tǒng)，使用方便、靈活。由此可以看出虛擬儀器正在繼續(xù)迅速發(fā)展。它可以取代測量技術在傳統(tǒng)領域的各類儀器。虛擬儀