【正文】 他無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。 在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。 學(xué)友情深，情同兄妹。 回首四年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。 四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。 另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實，給我留下了很多難忘的回憶。再次對周巍老師表示衷心的感謝。郭謙功老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。沒有他們的幫助，我將無法順利 完成這次設(shè)計。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。本次畢業(yè)設(shè)計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。 （保密論文在解密后遵守此規(guī)定） 作者簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 20xx 屆電子信息工程畢業(yè)論文（論文） 33 致 謝 時間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。 作者簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）使用授權(quán)聲明 本人完全了解 濱州學(xué)院 關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。 論文密級： □ 公開 □ 保密 （ ___年 __月至 __年 __月） (保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議 ) 作者簽名： _______ 導(dǎo)師簽名： _______ _______年 _____月 _____日 _______年 _____月 _____日 高凡：基于 Labview 的聲卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 32 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計 (論文 )，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。20xx —— 全國第 18 屆計算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用（ CACIS）學(xué)術(shù)會議論文集 [C]?；?LabVIEW 的虛擬音頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分析與設(shè)計 [A]。第十六屆全國煤炭自動化學(xué)術(shù)年會、中國煤炭學(xué)會自動化專業(yè)委員會學(xué)術(shù)會議論文集 [C]。李江 。第七屆青年學(xué)術(shù)會議論文集 [C]。鮑恝 。20xx 年 03 期 . [10] 蔣帥鋒 。計算機(jī)波形文件的聲卡生成技術(shù) [J]。冶金企業(yè)自動化、信息化與創(chuàng)新 —— 全國冶金自動化信息網(wǎng)建網(wǎng) 30 周年論文集 [C]。于娜 。夏志忠 。華東交通大學(xué)學(xué)報 。劉舉平 。 20xx, (08). [7] 梅秀莊 。王學(xué)偉 。20xx， 02. [6] 王琳 。1984， 04. [5] 肖忠祥 。測控技術(shù)， 20xx（ 3）： 6163. [3] National LabVIEW to Create Multithreaded Vis [M].Texas: National Instruments,20xx. [4] 邵鐘武 。淳靜 。 高凡：基于 Labview 的聲卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 30 參考文獻(xiàn) [1] National User Manual[M].Texas:National Instruments,20xx. [2] 劉國福 。 龔老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、工作熱情負(fù)責(zé)、待人真誠、關(guān)心學(xué)生，龔老師豐富的專業(yè)知識、求真務(wù)實的科學(xué)研究作風(fēng)都深深地影響了我，讓我有一個良好的心態(tài)對待畢業(yè)設(shè)計，并從中學(xué)到了許多課本上學(xué)不到的知識，這些都將成為我人生中一筆寶貴的財富。 20xx 屆電子信息工程畢業(yè)論文（論文） 29 致謝 語 本次畢業(yè)設(shè)計整個過程和論文的完成都是在導(dǎo)師龔俊鋒博士的悉心指導(dǎo)下完成的，論文的選題、設(shè)計方案、系統(tǒng)實現(xiàn)和本文寫作都 得到了龔老師的全方位指導(dǎo)。其實大多數(shù)情況下的波形觀察、頻譜分析等 都是相對測量，并不要求對聲卡先進(jìn)行幅度標(biāo)定。測試的精度跟聲卡硬件和虛擬儀器軟 件的質(zhì)量有關(guān)，可根據(jù)具體的測試目的和對測試精度的要求來選擇虛擬儀器軟件和聲卡硬件。 高凡：基于 Labview 的聲卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 26 圖 49 原始信號 圖 410 頻譜分析后的信號波形 20xx 屆電子信息工程畢業(yè)論文（論文） 27 圖 411 加 hanning 窗后的信號波形 高凡：基于 Labview 的聲卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 28 結(jié) 論 利用電腦及聲卡，配上適當(dāng)?shù)亩喙δ芴摂M儀器軟件，即可將電腦變?yōu)榈囊慌_在音頻甚至略超音頻的范圍內(nèi)工作的多功能測試儀器。 圖 48 dt 的倒數(shù)運(yùn)算 起始時間 t0 的輸入，它 是 由一個數(shù)值型的控件或常數(shù)經(jīng)過一個 to time stamp 函數(shù)轉(zhuǎn)換為時間型的數(shù)據(jù)。 20xx 屆電子信息工程畢業(yè)論文（論文） 25 dt 則 來自采樣率的大小，采樣率越大，經(jīng)過倒數(shù)運(yùn)算，輸出越小，而 dt 越小，采樣生成的波形就越細(xì)膩。 t0 端口為生成波的起始時間， dt 為兩采樣點(diǎn)之間的間隔時間。 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù)據(jù)處理模塊主要進(jìn)行對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行波形建立，將信號轉(zhuǎn)化為可直觀觀測的波形，主要通過 建立波形函數(shù) ， 隨后再對其進(jìn)行頻譜分析， 如圖 47 所示 。 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(dá)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)。那么當(dāng)解簇函數(shù)輸出一個采樣率的枚舉時，例如 44100，它對應(yīng) case 中的字符串 ”44100” ，如圖 45 所示，而這是 case 結(jié)構(gòu)中的子函數(shù)為數(shù)值型的 44100控件，這樣就把采樣率轉(zhuǎn)換為數(shù)值型參與到后面的運(yùn)算中了。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。 此外，聲音格式中設(shè)置的 音頻采集參數(shù)簇 除 輸送給 SI config 值 外 ，還有一路要經(jīng)過一個解簇函數(shù)（ unbundle），將采樣率分解出來，輸送給一個 case 函數(shù)。如果提示溢出錯誤，則將此值設(shè)置大一點(diǎn)。隨著時間的推移，前次緩存里的數(shù)據(jù)會被清空，新的數(shù)據(jù)會進(jìn)來。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(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。在圖 43 中，顯示了本文中聲音數(shù)據(jù)采集的格式 的具體設(shè)置 ： 單 聲 道 、 44100Hz 的采樣率， 16位的 采樣位數(shù) 。 聲卡初始化模塊， 主要完成聲卡采樣頻率、采樣位數(shù)、緩沖區(qū)大小等參數(shù)的設(shè)置 ，編程圖如圖 42 所示 。 圖 41 系統(tǒng)整體編程圖 聲音初始化模塊 關(guān)于 聲卡初始 化 模塊， LabVIEW 環(huán)境下的功能模板中提供了聲卡的相關(guān) VI 子函數(shù)： SI Config、SI Start。由于聲卡的輸出阻抗很小，當(dāng)連接到外部電路時通常將不會遇到任何阻抗匹配的問題。 圖 32 具有簡單過壓保護(hù)的輸入連接方式 聲卡的輸出連接如下圖 33 所示。 最簡單的衰減方法就是在信號與聲卡之間添加一個串聯(lián)電阻，由此電阻與聲卡的輸入阻抗構(gòu)成一個分壓電路，電阻的阻值越大，衰減比越大，此測量電路的輸入阻抗越高。如果聲卡的模 /數(shù)轉(zhuǎn)換滿程范圍因此受到限幅影響，則可多串聯(lián)一個硅二極管以將輸入 聲卡的 電壓鉗制在 3=(V) 左右。 圖 31 最簡單的輸入連接方式 左聲道 地 右聲道 至聲卡的話筒輸入或線路輸入 自被測電路輸出 高凡：基于 Labview 的聲卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 20 為避免過大的電壓 意外地 進(jìn)入聲卡，可采用如下 圖 32 的限壓電 路。否則可能會燒壞聲卡甚至電腦。 最簡單的輸入連接就是直接將被測信號連到聲卡的線路輸入口或話筒輸入口，如圖 31 所示。 聲卡揚(yáng)聲器輸出口的輸出阻抗在 4 歐～ 8 歐之間（取決于聲卡），能輸出大約 2W 的功率。 聲卡線路輸出口的輸出阻抗在 20 歐～ 500 歐之間（取決于聲卡），能輸出大約 2V 的信號。若聲卡帶有外部硬件增益調(diào)節(jié)旋鈕，也可由該旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。話筒輸入口通常只允許單通道輸入。 在通常情況下，聲卡話筒輸入口的輸入阻抗在 600 歐～ 50 千歐之間（取決于聲卡），它的模 /數(shù)轉(zhuǎn)換滿程電壓在 ?1mV～ ?500mV 之間（取決于聲卡），可通過 Windows 控制面板中的錄音控制進(jìn)行調(diào)節(jié)。 對于基于聲卡的系統(tǒng)，被測信號應(yīng)連接到聲卡的話筒輸入口或線路輸入口。 20xx 屆電子信息工程畢業(yè)論文（論文） 19 面向聲卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的 信號調(diào)理 對于基于聲卡的系統(tǒng)，由于聲卡是十分脆弱的 ，為了避免信號源電壓過大而燒壞電路，因此 從傳感器得到的信號大多要經(jīng)過調(diào)理才能進(jìn)入數(shù) 據(jù)采集設(shè)備，信號調(diào)理功能包括放大、隔離、濾波、激勵、線性化等。 (6）數(shù)字信號調(diào)理 即使傳感器直接輸出數(shù)字信號，有時也有必要進(jìn)行調(diào)理，其作用是將傳感器輸出的數(shù)字信號進(jìn)行必要的整形或電平調(diào)整。 (5）線性化 許多傳感器對被測量的響應(yīng)是非線性的，因而需要對 其輸出信號進(jìn)行線性化，以補(bǔ)償傳感器帶來的誤差。 (4）激勵 信號調(diào)理也能夠為某些傳感器提供所需的激勵信號，比如應(yīng)變傳感器、熱敏電阻等就需要外界電源或電流激勵信號。通常還需要抗混疊濾波器，濾除信號中感興趣的最高頻率以上的所有頻率的信號。 (3）濾波 濾波的目的是從所測量的信號中除去不需要的成分。使用隔離的原因：是從安全的角度考慮；二是隔離可使從數(shù)據(jù)采集卡讀出來的數(shù)據(jù)不受地電位和輸入模式的影響。信號調(diào)理模塊應(yīng)盡可能靠近信號源或傳感器，使得信號在受到傳輸信號的環(huán)境噪聲影響之前已被放大，使信噪比得到改善。按照以上標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計或購買信號調(diào)理系統(tǒng)后，還要注意要使調(diào)理電路接線標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù) 采集板卡匹配。信號調(diào)理還要使信號轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)采集板卡可以接受的方式，例如：電流信號變?yōu)殡妷盒盘柕?，還要將信號控制在數(shù)據(jù)采集板卡量程范圍內(nèi)。也就是說，信號調(diào)理裝置可以將低壓信號放大，加以隔離使前端和后端不會相互干擾，濾除各種噪音，以便進(jìn)行更加精確的測量。 高凡：基于 Labview 的聲卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 18 第三章 面向 聲卡 的信號調(diào)理電路 通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信號調(diào)理 一般的數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)中有許多噪聲干擾，會影響信號質(zhì)量 ； 或系統(tǒng)信噪比過低； 或信號源電壓過高，會破壞電路等， 從而影響整個系統(tǒng)的操作，因此由信號源產(chǎn)生的信號一般不能直接被數(shù)據(jù)采集板卡利用，需要進(jìn)行信號 調(diào)理。 目前市面上基于聲卡的虛擬儀器軟件有不少，在本課題中，我們選用 LabView 這一虛擬儀器軟件，因為 LabVIEW 與其他計算機(jī)語言 不同，它們之間的 顯著區(qū)別是：其他計算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而 LabVIEW 使用的是圖形化編輯語言 G 編寫程序，產(chǎn)生的 程序是框圖的形式 ，因此在設(shè)計過程中我們可以更加直觀、更加便捷地找出設(shè)計中的問題，并方便地進(jìn)行直觀的修改 。 20xx 屆電子信息工程畢業(yè)論文（論文） 17 聲卡 數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng) 的 設(shè)計軟件 —— LabView 今天，個人電腦的運(yùn)算速度和存儲能力已遠(yuǎn)非二十年前的 286 中央處理器、 1MB 內(nèi)存、 10MB 硬盤空間可比，可實時進(jìn)行包括頻譜分析所需要的快速傅里葉變換（ FFT）等在內(nèi)的復(fù)雜運(yùn)算，這使得以前需要采用的極其昂貴的獨(dú)立式傳統(tǒng)儀器才能實現(xiàn)的功能，而近幾年發(fā)展迅猛的虛擬儀器軟件則可免除傳統(tǒng)儀器高成本的煩惱，通過在虛擬儀器的開發(fā)平臺上建立一個虛擬的數(shù)據(jù)采集、處理平臺，對聲卡所采集到的外部信號進(jìn)行直觀處理，并輸出，使用虛擬儀器軟件的優(yōu)勢在于它的成本比傳統(tǒng)儀器低了很多，而且維護(hù)方便，可不斷升級 。對于本課題來說，我們在信號處理時只需要觀測信號的波形和頻譜分布，因此電腦自帶的聲卡可以滿足要求，因為目前的聲卡至少是 16 位的，比一般數(shù)字示波器的 8 位或 12 位的采樣位數(shù)高。 聲卡的選擇 聲卡的選擇對于系統(tǒng)而言是十分重要的。 聲卡支持以連續(xù)