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-在線瀏覽
2025-03-06 03:04本頁面
【正文】 力等特點。但是，專用數(shù)據(jù)采集卡的價格一般比較昂貴，而我們PC機的聲卡就是一個很好的雙通道數(shù)據(jù)采集卡。要在LABVIEW環(huán)境中進行對聲卡采集編程，就是運用常用周期信號及測試領(lǐng)域特殊信號的雙通道模擬輸出。該系統(tǒng)具有雙通道、高保真、22KHz甚至44KHz的采樣率，實現(xiàn)了音頻信號的實時采集、實時存儲、回放、信號分析（時域分析和頻域分析）等多種功能。第二章 設(shè)計內(nèi)容要求具備數(shù)字存儲示波器、信號分析儀和信號發(fā)生器三個主要功能模塊，其中數(shù)據(jù)存儲示波器與分析儀整合在一個界面，信號發(fā)生器在另一個界面，共兩個界面；兩個組成部分可以分別獨立完成；信號采集模式可以在單次和連續(xù)兩種方式間進行切換，采集的數(shù)據(jù)可以進行存儲，類型為TXT類型，數(shù)據(jù)存儲要求使用子VI實現(xiàn)；對于信號發(fā)生器，應(yīng)具備單次發(fā)生和連續(xù)發(fā)生兩種形式，并且要求可以疊加各種噪聲，信號類型和參數(shù)可調(diào)，具備雙通道發(fā)生，同時兩個通道信號能夠疊加為一個復(fù)合信號；另外支持讀取數(shù)據(jù)文件作為信號來源，數(shù)據(jù)文件類型為TXT，數(shù)據(jù)讀取用子VI實現(xiàn)。分析結(jié)果的橫縱坐標物理意義必須明確，并與實際情況相符。分析儀的分析對象可以是采集的真實信號、模擬的仿真信號或數(shù)據(jù)文件中存儲的信號。第四章 設(shè)計相關(guān)理論基礎(chǔ)知識 聲卡采集原理聲卡采集系統(tǒng)原理框圖如下圖1所示。圖1工作過程為：輸入時，測試信號首先經(jīng)過信號調(diào)理電路，利用PC機聲卡的麥克風輸入或線路輸入作為信號的輸入端口，將獲取到的模擬音頻信號經(jīng)過左右兩個通道和A/D轉(zhuǎn)換后送入計算機，通過LabVIEW編寫的采集程序進行各種處理和保存；輸出時，經(jīng)過采集系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)通過總線將數(shù)字化的信號以PCM方式送到D/A轉(zhuǎn)換器，編程模擬的音頻信號由線路輸出端口通過耳機或音響轉(zhuǎn)換為音波播放出來。聲卡的麥克風輸入端具有高增益放大器，會使得信號產(chǎn)生較大失真，所以選擇線路輸入信號時，其輸入電壓應(yīng)為1～+1V。聲卡主要技術(shù)指標有采樣位數(shù)、采樣頻率、頻率范圍和頻率響應(yīng)、基準電壓等。這個數(shù)值越大，解析度就越高，錄制和回放的聲音就越真實。（2）采樣頻率：采樣頻率是指錄音設(shè)備在一秒鐘內(nèi)對聲音信號的采樣次數(shù)，采樣頻率越高聲音的還原就越真實越自然。對于20Hz～20KHz范圍內(nèi)的音頻信號，如果采用48 KHz采樣頻率，雖然理論上是可行的，但是效果已經(jīng)不是最好。對于高于48KHz的采樣頻率人耳已無法辨別出來了，因此沒有實用價值。以聲卡作為虛擬測試儀器的硬件設(shè)備必須對其頻率特性有所了解。（4）基準電壓：聲卡沒有基準電壓，因此無論是A/D還是D/A轉(zhuǎn)換器，都需要用戶參照基準電壓進行標定。信號截斷以后產(chǎn)生的能量泄漏現(xiàn)象是必然的，因為窗函數(shù)w(t)是一個頻帶無限的函數(shù)，所以即使原信號x(t)是有限帶寬信號，而在截斷以后也必然成為無限帶寬的函數(shù)，即信號在頻域的能量與分布被擴展了。對于窗函數(shù)的選擇，應(yīng)考慮被分析信號的性質(zhì)與處理要求。 FFT（Fast Fourier Transformation），即為快速傅氏變換，是離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實等特性，對離散傅立葉變換的算法進行改進獲得的。本設(shè)計使用快速傅里葉實現(xiàn)對信號的相位、頻率、幅度的分析。圖3分類:低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器定義：為了研究函數(shù)的變化規(guī)律，往往需要求出不在表上的函數(shù)值。用P(x)近似f(X)。這樣確定下來的P(x)就是我們希望的插值函數(shù)，此即為插值法。假設(shè)我們已知坐標(x0,y0)與(x1,y1),要得到[x0,x1]區(qū)間內(nèi)某一位置x在直線上的y值。由于x值已知，所以可以從公式得到α的值α=(xx0)/(x1x0)同樣，α=(yy0)/(y1y0)這樣，在代數(shù)上就可以表示成為：y = (1α)y0+αy1，或者，y = y0 +α(y1 y0)這樣通過α就可以直接得到y(tǒng)。在這種情況下，這種方法叫作線性外插—參見 外插值。所謂高斯白噪聲中的高斯是指概率分布是正態(tài)函數(shù)，而白噪聲是指它的二階矩不相關(guān)，一階矩為常數(shù)，是指先后信號在時間上的相關(guān)性。高斯白噪聲：如果一個噪聲，它的幅度分布服從高斯分布，而它的功率譜密度又是均勻分布的，則稱它為高斯白噪聲。 第五章 程序分析：
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