【正文】 不僅如此,聲卡16 位的A/ D 轉(zhuǎn)換精度比普通16 位A/ D 卡要高,能夠滿足語音信號采集分析要求。商品數(shù)據(jù)采集卡(A/ D 板) 都包含了完整的數(shù)據(jù)采集電路和計算機接口電路,并同時提供驅(qū)動程序,產(chǎn)品和種類繁多,性能價格各異,價格一般都比較貴。 因此,該系統(tǒng)不僅具有良好的實用性,還可為其他的相關(guān)研究提供理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。在進行項目研究過程中,常常需要進行多次實驗,采集大量的數(shù)據(jù),并且要求對數(shù)據(jù)能實時地進行分析處理,該系統(tǒng)能很好地滿足這種研究需要?！　〗⒒诼暱ê蚆ATLAB的信號采集與分析系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)信號采集、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)分析以及結(jié)果顯示等功能。...% 其它功能　　　　　　　　　　　　　　　　　圖42 聲音信號的采集與頻譜分析　　 系統(tǒng)界面設(shè)計 　　利用MATLAB軟件中GUI模塊進行設(shè)計,在MATLAB中可以方便地設(shè)計出基于對話框的圖形用戶界面,它提供了諸如編輯框、按鈕、滾動條等圖形對象,通過對這些圖形對象的有機組合,再對相應(yīng)的圖形對象編寫程序,就可以設(shè)計出界面友好、操作方便的系統(tǒng)軟件。% 對所采集的數(shù)據(jù)進行傅立葉變換px=Px(1:256)。在研究蛋殼破損自動檢測過程中,通過對所采集的蛋殼聲音信號進行頻譜分析,找出區(qū)分損殼蛋與好殼蛋的特征變量,從而實現(xiàn)蛋殼破損的自動檢測。% 刪除設(shè)備對象　　 數(shù)據(jù)分析 　　在設(shè)計該部分時,不僅要求實現(xiàn)能從數(shù)據(jù)采集部分直接獲取數(shù)據(jù),還需實現(xiàn)能從文件中讀取以前所保持好的數(shù)據(jù)。endstop(sound)。data=0。[data,time]=getdata(sound)。% 啟動設(shè)備對象trytime=0。同時, MATLAB能夠記錄采集設(shè)備的硬件屬性、采集的啟動時刻、采集時間、采樣頻率及采樣通道等信息,如果采集過程中出現(xiàn)了錯誤,則出錯的時刻、錯誤產(chǎn)生的來源等信息也都會被記錄下來供后續(xù)工作參考。% 設(shè)置觸發(fā)方式為手工觸發(fā)　　...% 其它的相關(guān)設(shè)置 數(shù)據(jù)采集 　　啟動設(shè)備對象,控制聲卡開始采集數(shù)據(jù),采集過程中可以向聲卡發(fā)送控制命令,如暫停采集、退出采集等。% 設(shè)置采樣頻率為44100Hz　　set(sound, ‘SamplesPerTrigger’,22050)。% ‘winsound’為聲卡的驅(qū)動程序　　channel=addchannel(sound,1)。另外需要注意的一點是采樣頻率是由聲卡的物理特性決定的,、事件觸發(fā)和手動觸發(fā)三種方式來啟動數(shù)據(jù)采集工作。若缺省設(shè)置則系統(tǒng)采用一個數(shù)據(jù)通道、手動觸發(fā)方式啟動工作。　　 聲音信號采集的硬件配置 　　將聲卡插入計算機的PCI插槽,安裝好相應(yīng)的驅(qū)動程序后,將聲音傳感器設(shè)備與聲卡的模擬輸入端連接起來,這就構(gòu)建了聲音采集的硬件設(shè)備,需要注意的是對聲音傳感器的選擇,應(yīng)選擇音頻專用電纜或屏蔽電纜以減小噪聲信號的引入,最好能選擇單向性聲音傳感器。而信號分析功能是將采集得到的數(shù)據(jù)進行時、頻域分析和各項數(shù)值分析等。根據(jù)不同的需要,還可以進行修改,以選擇合適的實驗方案。(4)顯示聲音信號數(shù)據(jù)的時域圖和頻譜圖。(2)實現(xiàn)將采集到的聲音信號數(shù)據(jù)進行頻譜分析,畫出頻譜圖以圖形方式很直觀地反映出信號特征。　　 系統(tǒng)功能設(shè)計 　　本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析兩大部分組成,數(shù)據(jù)采集部分是實現(xiàn)信號采集功能,根據(jù)用戶選擇的采樣頻率和預(yù)設(shè)的采樣樣本數(shù)從聲卡獲得用戶需要的數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)中,從硬件上來講,只需必要的信號預(yù)處理電路和一臺普通的多媒體計算機(或筆記本電腦)即可。 因此,在MATLAB中可以很容易地實現(xiàn)信號采集與分析處理工作?！　?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 　　MATLAB提供了一個數(shù)據(jù)采集工具箱(Data Acquisition Toolbox),在該數(shù)據(jù)采集工具箱中,有一整套的命令和函數(shù),可用來直接控制與PC機兼容的數(shù)據(jù)采集設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集,因此,利用MATLAB的這一工具箱便可進行聲音信號的采集。 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100Hz～15kHz范圍內(nèi)。另外在一臺計算機上，可以插若干塊聲卡，組成多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。用戶不僅可以進行實時監(jiān)視和控制操作，還可以把數(shù)據(jù)保存到硬盤，供以后分析使用。在數(shù)據(jù)采集時，所要采用的是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，對于某些應(yīng)用場合，可以利用計算機上所附帶的聲卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集任務(wù)。本文所設(shè)計的聲音信號采集與分析系統(tǒng)就是充分利用了聲卡的AD/DA轉(zhuǎn)換功能和MATLAB強大的數(shù)據(jù)處理功能,同時,該系統(tǒng)還是建立在MATLAB軟件的圖形界面實現(xiàn)的,因而使系統(tǒng)具有良好的交互性?！　÷暱ㄊ嵌嗝襟w計算機系統(tǒng)中最基本、最常用的硬件之一,其技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成熟,它具有AD/DA轉(zhuǎn)換功能,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于聲音信號采集和虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計。例如，在硬件設(shè)備運行時，可以獲取事件信息，評估采集狀態(tài)，定義觸發(fā)器和回訪狀態(tài)，預(yù)覽數(shù)據(jù)以及進行實時分析，可以設(shè)置和顯示所有的硬件特性以滿足用戶的技術(shù)指標(biāo)。　　 MATLAB在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用 　　數(shù)據(jù)采集工具箱集成于MATLAB中，所以在進行數(shù)據(jù)采集的同時，可以對采集的數(shù)據(jù)進行實時分析，或者存儲后再進行處理，或者針對數(shù)據(jù)分析的需要對測試條件的設(shè)立進行不斷的更新?！　÷暱ㄊ且粋€非常優(yōu)秀的音頻信號采集系統(tǒng),其數(shù)字信號處理器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) ,ADC 用于采集音頻信號,DAC用于重現(xiàn)這些數(shù)字聲音,。對于許多科學(xué)試驗和工程測量來說,其樣本量化精度和采樣率是足夠高的,甚至優(yōu)于目前常用數(shù)據(jù)采集卡的性能。而如今聲卡技術(shù)已經(jīng)成熟,成本越來越低。　　　　　　　　　圖31 數(shù)據(jù)采集引擎與硬件驅(qū)動　　目前市面上的數(shù)據(jù)采集卡一般都包含了完整的數(shù)據(jù)采集電路和與計算機的接口電路,如NI公司的E系列數(shù)據(jù)采集卡、研華的數(shù)據(jù)采集卡等, 其價格是與性能成正比的,可以說比較昂貴。數(shù)據(jù)采集工具箱由3部分組成：M文件格式的函數(shù)、數(shù)據(jù)采集引擎和硬件驅(qū)動，如圖31所示?！　?3)支持PC聲卡和業(yè)界非常流行的數(shù)據(jù)采集設(shè)備如NI卡、并行口(LPT1LPT3)、Keithley卡等。其主要特征如下：　　(1)提供了將實時測量數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)采集硬件采集到MATLAB中的框架。它具有如下特點：是一種通過使用與PC機兼容的、即插即用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備在MATLAB環(huán)境中的架構(gòu)；支持模擬信號的輸入輸出以及數(shù)字信號的輸入、輸出，子系統(tǒng)還包括同步模擬輸入輸出的轉(zhuǎn)換；支持聲卡；事件驅(qū)動采集。通過調(diào)用MATLAB 命令和函數(shù)可對與計算機兼容的數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備進行訪問并對其屬性進行可視化監(jiān)控。數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括: 多媒體聲卡、美國國家儀器E系列和1200 系列接口板、HewlettPackardVXIE1432 系列接口板及其他各種數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備。如果配上數(shù)據(jù)采集線路，該系統(tǒng)就可以作為一個虛擬儀器來使用。幸運的是，開發(fā)MATLAB的MathWorks公司為廣大的應(yīng)用者提供了應(yīng)用程序接口(API，ApplicationProgram Interface)和編譯器(Compiler)。MATLAB強大的計算功能只能在其平臺上才能使用，也就是說，必需在安裝了其解釋器的機器上才能使用MATLAB的M文件，這樣就給工程應(yīng)用帶來了很大不便。對于信號處理和圖像處理等數(shù)字處理領(lǐng)域,MATLAB 更是得天獨厚,它豐富的M文件和強大的繪圖可視功能為使用者帶來了極大的方便, 被廣泛的應(yīng)用于信號與圖像處理、控制系統(tǒng)設(shè)計、通信、系統(tǒng)仿真等諸多領(lǐng)域，尤其對初學(xué)者可起到事半功倍之效。目前對于大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集場合一般都采用分布式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)采集工作原理、結(jié)構(gòu)形式和性能特點，在本系統(tǒng)中采用集中式的數(shù)據(jù)采集器件作為數(shù)據(jù)采集終端，采用上下位的連