基于声卡的labview的数据采集与系统分析

基于声卡的labview的数据采集与系统分析内容摘要：

转换为模拟信号输出。 声卡的基本工作流程为 [2]：输 入时，麦克风或线路输入 (Line In)获取的音频信号通过 A/D转换器转换成数字信号，送到计算机进行播放、录音等各种处理；输出时，计算机通过总线将数字化的声音信号以 PCM(脉冲编码调制 )方式送到 D/A转换器，变成模拟的音频信号，进而通过功率放大器或线路输出 (Line Out)送到音箱等设备转换为声波，人耳侦测到环境空气压力的改变，大脑将其解释为声音。 衡量声卡的技术指标包括复音数量、采样频率、采样位数 (即量化精度 )、声道数、信噪比 (SNR)和总谐波失真 (THD)等，主要介绍如下： (1)复音数量 代表了 声卡能够同时发出多少种声音。 复音数越大，音色就越好，播放声音时可以听到的声部越多、越细腻。 (2)采样频率 每秒采集声音样本的数量。 采样频率越高，记录的声音波形就越准确，保真度就越高，但采样数据量相应变大，要求的存储空间也越多。 (3)采样位数 将声音从模拟信号转化为数字信号的二进制位数 (bit)。 位数越高，在定域内能表示的声波振幅的数目越多，记录的音质也就越高。 例如， 16位声卡把音频信号的大小分为 216=65536个量化等级来实施上述转换。 目前一般的声卡最高采样频率可达 96KHz；采样位数可达 16位甚至 32位；声道数为 2，即立体声双声道，可同时采集两路信号，需要时还可选用多路输入的高档声卡或配置多块声卡；每路输入信号的最高频率可达 KHz，输出 16位的数字音频信号，而 16位数字系统的信噪比可达 96dB。 3 系统功能设计 硬件实现 声卡一般有 Line In和 Mic In两个信号输入插孔，声音传感器 (本文采用通用的麦克风 )信号可通过这两个插孔连接到声卡。 若由 Mic In输入，由于有前置放大器，容易引入噪声且会导致信号过负荷，故推荐使用 Line In，其噪声干扰小且动态特性良好。 声 卡测量信号的引入应采用音频电缆或屏蔽电缆以降低噪声干扰。 若输入信号电平高于声卡所规定的最大输入电平，则应在声卡输入插孔和被测信号之间配置一个衰减器，将被测信号衰减至不大于声卡最大允许输入电平。 此外，将声卡的 Line Out端口接到耳机上还可以实时的监听声音信号。 LabVIEW对声音采集的设置默认于其所处的操作系统，本文使用的是最普通的声卡，对于高级的声卡采集信号时，要注意关闭如混响之类的一些特效，避免影响测量结果的真实性。 软件设计 根据 VI结构化的特征，把整个系统分为数据采集和信号分析两个模块 ，以友好的图形界面与用户进行交互。 数据采集 数据采集模块根据用户设置的声音格式从声卡获得数据。 采集到的数据及其频谱特性以直观的图形方式呈现于用户面前。 该模块还提供保存所有或部分数据以及转到信号分析模块的功能。 由于 PCM波形音频格式输出的信号质量最好，所以本文使用该格式对信号进行数字化处理、存盘和重载。 数据采集过程分为三步： ① 初始化 /配置声卡； ② 采样； ③释放声卡。 图 1。