【正文】 隨著對 LabVIEW 的不斷深入了解，相信在用聲卡采集數(shù)據(jù)方面必會邁出實質(zhì)性的步伐。這就是利用聲卡作為數(shù)據(jù)采集卡，目前這一研究的缺陷在于，聲卡并不能無縫的接收直流信號或含有直流量的交流信號以及低頻率（小于 50Hz）信號，且采樣頻率只有固定的 8000、 11250、 22500、 44100Hz 四種采樣率。七十年代的時候，飛機生產(chǎn)工廠為了進行一些參數(shù)的測量，其間的線纜可以密布一個屋子。如圖 412所示。因此考慮采集品質(zhì)的話，聲卡采集范圍更有限了。如果需要 1000Hz 的采樣率，還得頗費功夫，而對于 44100Hz 以上的采樣率就真的是望塵莫及了。 我在用聲卡進行數(shù)據(jù)采集的過程中，常常為此事愁眉不展。 小結(jié) 只有親自用過 DAQ 采集卡和聲卡來分別采集數(shù)據(jù)，就會明白網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于用聲卡代替 DAQ 的討論為何愈演愈烈。從圖中可以看出，從空中電磁波檢波出來放大的信號在 320Hz 處和 375Hz 處頻譜較為集中，這表明監(jiān)測出來的信號極有可能是音頻信號。 圖 44 音頻信號測量程序 Fig. 44 The measurement procedure of audio signal 圖 45 AI Acquire Waveform 函數(shù) Fig. 45 AI Acquire Waveform function 這個程序?qū)?PCI6014 采集的數(shù)據(jù)顯示在 LabVIEW 的顯示界面上。 Sample rate 表明了采樣的速度。函數(shù)端口定義如圖 45 所示。如圖 43 所示?？罩械母哳l電磁波大部分是攜帶著有用的信號來傳播的，而信號（如音頻信號）的頻率相 對于載波頻率來說都是極低的。 VT1為結(jié)型場效應(yīng)管 3DJ6， VT2 和 VT5 為雙結(jié)型三極管 9013， VT3 和 VT4 為結(jié)型三極管 9012。如圖 42 所示。 硬件設(shè)計 這里用到的是 PCI6014 數(shù)據(jù)采集卡，如圖 24 所示。 但不幸的是，我所采用的 PCI6014 數(shù)據(jù)采集卡最大采樣率為 200KS/s。其中，發(fā)射音頻信號的無線電就是電磁波的一種。關(guān)于電磁波的認識，從科學(xué)的角度來說，電磁波是能量的一種，凡是能夠釋出能量的物體，都會釋出電磁波。注意圖 332 所示的信號發(fā)生器輸出的是 的正弦波，而在圖 333 所示的界面上接收到的正弦波的基波頻率為 的波，說明聲卡采集數(shù)據(jù)的準確度相當高。 圖 330 口琴吹出的 a3 音 頻譜圖 Fig. 330 The friquency spetrum of a3 voice by harmonicon 圖 331 口琴吹出的 e4 音頻譜圖 Fig. 331 The friquency spetrum of e4 voice by harmonicon 下面是用音頻線和信號發(fā)生器制作的利用聲卡采集數(shù)據(jù)的試驗結(jié)果。我們在電腦的麥克風旁用口琴吹出一個 a3 音， a3 音在樂理上表示的是約 1760Hz 的頻率。 圖 327 statistics 函數(shù)端口定義 Fig. 326 The definition of the statistics function port 圖 328 保存波形函數(shù) Fig. 328 function for the save of sound wave 實驗運行結(jié)果及說明 下面我給出幾個有趣的例子，來加深對音頻采集以及頻譜分析的認識?？梢郧宄目吹狡溟g的對應(yīng)關(guān)系。 圖 325 FFT Spectrum 函數(shù)端口 Fig. 325 FFT SpectrumVIs port 寫到這里，這個利用聲卡的音頻數(shù)據(jù)采集函數(shù)就大體闡述完了。將時域函數(shù)轉(zhuǎn)換為頻域函數(shù)。 在圖 321 所示的前置面板圖上的右邊，我們可以看到這個圖形右邊的基波頻率的指示件，分別有左聲道和右聲道兩個基波頻率。這個函數(shù)并不存在于基本函數(shù)庫中。使用位置工具或單擊鼠標右鍵，彈出快捷菜單，選擇 Remove Input，可刪除端口。如圖 321 所示，在下圖的左邊，顯示的正是左聲道音頻數(shù)據(jù)的最大值和最小值。從而可以在示波顯示屏幕上調(diào)節(jié)波形的大小，即將聲波圖形在 Y 軸方向上往上或往下調(diào)。 綜合以上分析， 它表明這個 build waveform 函數(shù)生成的波形將能大致顯現(xiàn)聲音的相關(guān)參數(shù)。我們看到它來自采樣率的大小，也就是說，采樣率越大，經(jīng)過倒數(shù)運算，輸出越小，而 dt 越小，采樣生成的波形就越細膩。而 Y 值則代表了生成 波形的幅值大小。其作用是建立新的波形或者是對已存在的波形進行修改。電壓標定 L 取值為 10，每增大一倍，最終的信號輸出幅值將會縮小一倍。如圖 314 所示。 圖 310 中，這個二維數(shù)組被索引數(shù)組函數(shù)兩次索引，分別輸出左聲道和右聲道的聲音數(shù)據(jù)。 在圖 310 中， SI Read 輸出的數(shù)據(jù)連接到了索引數(shù)組函數(shù)的 n 維數(shù)組端口上。列索引默認為不索引，所以端口形狀是空心的。如圖 312 所示。為數(shù)值型。 SI Read 函數(shù)直接讀取緩存 (buffer)里的數(shù)據(jù)，如果緩存中已經(jīng)有數(shù)據(jù)的話，它就會返回給 SI Read，如果緩存里還沒有到達數(shù)據(jù)的話，那么 SI Read 一直會等，直到緩存里有了數(shù)據(jù)。而 case 函數(shù)的選擇器端口為字符串型或枚舉類型時， case 結(jié)構(gòu)的圖框表示符的值為由雙引號括起來的字符串。 這段程序表明了音頻采集的初始配置：也就是當程序開始執(zhí)行時，聲卡將按照這個指令執(zhí)行指定的采樣。 Task ID out 返回 一個與設(shè)備配置號相協(xié)調(diào)的值，并且這個值可以被傳遞給相關(guān)音頻采集輸入函數(shù)。格式為無符號長整型，默認值為 8192 位。 Sound format 用來界定音頻采集的參數(shù)，如單聲道還是立體聲、采樣的速率、模數(shù)轉(zhuǎn)換的位數(shù)（精度），其格式為簇。只有經(jīng)過配置后，聲音數(shù)據(jù)才能被 SI START， SI READ 等程序調(diào)用從而進行數(shù)據(jù)的傳輸。如圖 35 所示。如圖 33 所示。受聲卡硬件條件限制，本數(shù)據(jù)采集儀測量的頻率范圍較窄，可以用來測量音頻范圍的信號（如聲音、電話、心電、腦電、脈搏等）。 關(guān)于波形顯示和頻譜分析模塊 ， 通過幅值和基準時間兩個旋鈕分別實現(xiàn)波形橫縱坐標的變化范圍。其中： 本程序所能測量的信號全部為弱電，大約為 1 VAC 以下的信號 (一般由聲卡的性能決定 )，如果需要測量更大的信號，需 要將信號衰減到量程以內(nèi)。 聲卡上 有晶振、 AD/DA 轉(zhuǎn)換芯片和數(shù)字信號處理芯片及其他輔助電路。 圖 28 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup 圖 29 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup 圖 210 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup 圖 211 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup 圖 212 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup 這樣建立好一個通道后，即可在 VI 程序中的數(shù)據(jù)采集函數(shù)中使用該通道來采集數(shù)據(jù)。若選擇 No Scaling，則不進行任何刻度比例的變換。 圖 27 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup (5)定義單位和范圍。點擊下一步，進入選擇測量類型的設(shè)置。在此選則模 擬輸入。Automation Explorer 圖標，開始我們的設(shè)置過程。定時操作是由定時電路產(chǎn)生的各種時基信號和定時信號，作用于控制邏輯電路而完成的。因為 PCI6014 采集卡完全符合 PCI 局部總線標準。其輸入電壓范圍為 10V 以內(nèi)，輸出電壓范圍也為 10V以內(nèi)。在本文的闡述中使用的是DAQ 硬件是美國 NI（ National Instruments）公司生產(chǎn)的多功能數(shù)據(jù)采集卡PCI6014，能夠?qū)崿F(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換（ ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換（ DAC）數(shù)字式輸出輸入（ I/O）以及計數(shù) /定時等多種功能。 LabVIEW 的數(shù)據(jù)采集函數(shù)位于函數(shù)模板的 Data Acquisition 子模板。 （ 6）定義刻度模式。 （ 2）選擇通道類型。 可以直接在桌面上雙擊 Measurementamp。 在使用數(shù)據(jù)采集卡之前，必須先進行配置。Automation Explorer 中，用戶可以對硬件進行必要的設(shè)置和測試。 2 數(shù)據(jù)采集 DAQ 概述 數(shù)據(jù)采集（ data acquisition DAQ）的系統(tǒng)如圖 21 所示： 圖 21 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) Data acquisition system 數(shù)據(jù)采集硬件有很多種形式，本文主要對插卡形式的數(shù)據(jù)采集硬件做一個介紹。 虛擬儀器系統(tǒng)作為本世紀內(nèi)電子測量儀器發(fā)展過程中出現(xiàn)的最新高峰，有著極其廣闊的發(fā)展前景。具有上 GHz 采樣率，高達 24bits 精度的 DAQ 板己經(jīng)面世。虛擬儀器經(jīng)歷了由模擬儀器、帶 IEEE488 接口的智能儀器到全部可編程的發(fā)展歷程，其中每一次飛越無不以高性能計算機的發(fā)展為動力。此后，虛擬儀器產(chǎn)品每年成倍增加，到 1994 年底，虛擬儀器制造廠己達 95 家，共生產(chǎn)100 多種虛擬儀器產(chǎn)品，銷售額達 億美元，占整個儀器銷售額 73 億的 4%。 與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器則可以在較低的成本下較好的實現(xiàn)這些要求，這正是虛