【正文】 據(jù)傳輸?shù)姆椒梢钥朔M信號傳輸?shù)墓逃腥毕?。分布式?shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要特點是：　　（1）系統(tǒng)適應(yīng)能力強。因為可以通過選用適當(dāng)數(shù)量的數(shù)據(jù)采集點來構(gòu)成相應(yīng)規(guī)模的系統(tǒng),所以無論是大規(guī)模的系統(tǒng)，還是中小規(guī)模的系統(tǒng)，分布式結(jié)構(gòu)都能夠適應(yīng)?！　。?）系統(tǒng)可靠性高。由于采用了多個數(shù)據(jù)采集點，若某個數(shù)據(jù)采集點出現(xiàn)故障，只會影響某項數(shù)據(jù)的采集，而不會對系統(tǒng)的其他部分造成任何影響。　?。?）系統(tǒng)實時相應(yīng)性好。由于系統(tǒng)各個數(shù)據(jù)采集點之間是真正“并行”工作的，所以系統(tǒng)的實時相應(yīng)性較好?！　。?）另外，這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是用數(shù)字信號傳輸代替模擬信號傳輸，有利于克服常模干擾和共模干擾。因此，這種系統(tǒng)特別適合于在惡劣的環(huán)境下工作。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，采用上下位的連接方式，最終組成整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?！　? MATLAB軟件　　 MATLAB 簡介　　MATLAB 是美國MathWorks 公司開發(fā)的一種功能極其強大的高技術(shù)計算機語言和內(nèi)容極其豐富的軟件庫，它適合于工程各領(lǐng)域的分析設(shè)計與復(fù)雜計算的軟件，該軟件包括基本部分和專業(yè)擴展兩大部分．?dāng)U展部分稱為工具箱，用于解決某一方面的專業(yè)問題．它以矩陣和向量的運算以及運算結(jié)果的可視化為基礎(chǔ),把廣泛應(yīng)用于各個學(xué)科領(lǐng)域的數(shù)值分析、矩陣計算、函數(shù)生成、信號處理、圖形及圖像處理、建模與仿真等諸多強大功能集成在一個便于用戶使用的交互式環(huán)境中,為使用者提供了一個高效的編程工具及豐富的算法資源。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?！　ATLAB是一種解釋語言，所有的程序和指令都必須在MATLAB解釋器中讀入后才能運行，因而極大地限制了代碼執(zhí)行速度。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。對于一般用戶來講，MATLAB只能作為離線的計算和分析工具，而不能作為實時的工程工具。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)。利用MATLAB和C語言交互，也可以開發(fā)基于MATLAB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。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?！　?數(shù)據(jù)采集工具箱及聲卡簡介 　　MATLAB 自帶的數(shù)據(jù)采集工具箱(Data Acquisitiontoolbox, DAQ) 能更容易地將實驗測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和可視化操作。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。數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備的內(nèi)部特性對MATLAB 的接口完全透明, 無論是使用一個或幾個硬件設(shè)備, 數(shù)據(jù)采集工具箱都會向所有硬件設(shè)備提供單一和統(tǒng)一的接口。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(jìn)行訪問并對其屬性進(jìn)行可視化監(jiān)控?！　?shù)據(jù)采集工具箱是一種建立在MATLAB環(huán)境下的M函數(shù)文件和MEX動態(tài)鏈接庫文件的集合，包含3大區(qū)域的組件：M文件函數(shù)、數(shù)據(jù)采集引擎及硬件驅(qū)動適配器。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?！　≡贛ATLAB數(shù)據(jù)采集工具箱里集成了數(shù)據(jù)采集的M 文件格式的函數(shù)和MEX文件格式的動態(tài)鏈接庫。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?！　?2)支持模擬量輸入(AI)、模擬量輸出(A0)以及數(shù)字量I／0子系統(tǒng)，包括模擬量I／O實時變換?！　?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。(4)采用事件驅(qū)動模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。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。這些組成部分使得MATLAB與數(shù)據(jù)采集硬件之間的信息傳遞成為可能。　　　　　　　　　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。在采樣頻率要求不高的情況下,可以利用計算機的聲卡作為數(shù)據(jù)采集的輸入和輸出。而如今聲卡技術(shù)已經(jīng)成熟,成本越來越低。一般的聲卡都可以實現(xiàn)雙通道、16 位、高保真的數(shù)據(jù)采集,采樣率甚至可以達(dá)到48KHz。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。將其用于數(shù)據(jù)采集,性價比相當(dāng)高?！　÷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,。聲卡已成為多媒體計算機的一個標(biāo)準(zhǔn)配置,利用聲卡進(jìn)行采樣與輸出,就不需要購買專門的采集卡可以降低虛擬儀器的開發(fā)成本,且在音頻范圍內(nèi)可以完全滿足實驗要求?！　?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(jìn)行數(shù)據(jù)采集的同時，可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析，或者存儲后再進(jìn)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(jìn)行不斷的更新。應(yīng)用數(shù)據(jù)采集工具箱提供的命令和函數(shù)可以控制任何類型的數(shù)據(jù)采集。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(jìn)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)?！　?系統(tǒng)設(shè)計方案 　　聲音信號的采集與分析處理在工程應(yīng)用中是經(jīng)常需要解決的問題,如何實時采集聲音信號并對其分析處理,從而找出聲音信號的特征在科學(xué)研究中是一項非常有意義的工作?！　÷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。MATLAB則是一種功能強大、計算效率高、交互性好的數(shù)學(xué)計算和可視化計算機高級語言,它將數(shù)值分析、信號采集與處理和圖形顯示有機地融為一體,形成了一個極其方便、用戶界面友好的操作環(huán)境。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?；谟嬎銠C聲卡的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有以下特點：　　（1）價格低廉。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)?！　。?）靈活性強。用戶不僅可以進(jìn)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CPU足夠快的條件下，還可以實時處理數(shù)據(jù)，動態(tài)顯示波形的頻譜、功率譜。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)?！　。?）頻率范圍較窄，不能測直流。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)。 總之，運用廉價的聲卡，構(gòu)成一個較高的采樣精度，中等采樣頻率，且具有很大靈活性的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對于一些應(yīng)