求与惠用
声音采集系统设计与实现
应用研究
张红1.2李佩"，2李新娥
(1.中北大学信息与通信工程学院山西太原030051；2.山西水利职业技术学院信息工程系山西运城044004)
摘要：利用声卡数宇信号处理(Digital SignalProcessing，简称DSP)技术和虚拟仪器(Virtual Instruments，简种VI)减术，通过在LabView环境下提出了一种基于声卡的数据采集与分析的方案，具有实现简单、界面友好、性能稳定，鼠动程序开级方便等优点。
关键调：声卡数据采集虚拟仪器LabView
中图分类号：TP274.2
文麟标识码：A
文章编号：1007-9416(2011)11-0065-02
Abstract: Advances a way of data acquisition and analyses based on Sound Card, which adopts two technique—DSP and VI. It has many advantage, for example: Realize easily, fiendly interface, stable perfomance, driver upgrade convenience, etc.
Keywords:Sound Card Data acquisition Virtual Instruments Lab View
随着DSP技术的发展，商用的数据采集卡在某些教学具体的应用场合功能可能并不实用。而作为多媒体计算机的一个标准配置的音频信号采集系统一一声卡，本身就算是一个优秀的数据采集系统，它同时具有A/D和D/A转换功能，不仅价格低廉，而且兼容性好、性能稳定、灵活通用。利用虚拟仪器开发软件LabView作为软件平台来实现各种信号处理，同学将大大提高工作效率和学习效率。
1、声卡简介
声卡是多媒体计算机中最常用一个标准配置的组件。声音的采样位数(量化精度)决定了声音的动态范围，采样位数有8位和16位两种。这样就把声卡分为两种：8位声卡的声音从最低音道最高音只有256个级别，16位声卡有65536个高低音级别。在采样声音时，将其音量大小转换为一个二进制数，播放时接按此二进制数还原，声卡信号采集通常用总谐波失真(THD)和信噪比(SNR)来衡量信号质量，显然，在LabVIEW软件中，对于声卡的声道可以分为单声道8 位和16位，立体声8位和16位。从处理声音的效果来看，由于16位声道能处理64K的数据面8位声道仅能处理256位的数据，因此16位声卡采样的信号质量好；另外立体声(stereo)要比单声道(mono)采样信号好，采样干扰小且波形稳定。不仅如此双声道采样可同时采样两路信号，互不干扰，同时采集信号幅值与原信号相同，而采用单声道采样就不具上述优点。
声卡的采样频率有4种选择，即8000Hz、11025Hz、22050Hz、 44100Hz，采样颠率不同，采到波形的质量也不同，应该根据具体情况而采用合适的频率。
声音的本质是一种波，是振幅、颠率，相位等不断变化的物理量。模拟声音信号经过声卡DSP及A/D转换后变成数字信号，送入输入缓冲区，完成声音消噪、音效处理、声音合成等功能，最后把处理好的数据把保存到存储设备，这就是声音信号的录制过程。相应
信号编入 AD特换歌据入须冲区
售号编出
DA转换数据输出缓冲区
款字信号处理
图1声卡的工作原理
万方数据
声音控制处理
LabView编视
的声音信号回放过程为；把处理好的数据送到输出缓冲区，再由声卡的D／A转换，将数字音频转换为模拟信号，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。
依照声音信号输人的方法将所需采集的信号进行处理，即可实现对信号的采集和存储，图1。
2、音频信号采集与分析的硬件设计
声卡提供两个信号输人插孔Mic In和LineIn，分别支持麦克风声音源输人和其他设备的声音源输人(如DVD，VCD、CD等），在本实验中使用麦克风作为声音传感器，通过这两个插孔连接到声卡。如果声音由MicIn输人，会对采集到的数据放大，同时容易引人噪声且会导致信号过负荷，而使用LineIn，噪声干扰小且适时动态特性良好。为降低噪声干扰，宜采用音频电缆或屏蔽电缆来接入声卡测量信号。为匹配输人信号电平与声卡规定的最大输人电平，特在在声卡输人插孔和被测信号之间配置一个衰减器以达到相均衡的目的。信号记录仪器采用计算机，内置声卡作为A/D转换设置。其硬件结构如图2所示。
被测重对款
传器
信中医
数据采集卡
理电器图2测试系统硬件结构
感拟收器
计算机平台
被测信号经传感器后转变为电荷，信号调整器把电荷转变为电压并放大给数据采集卡，计算机通过LabView编写的数据采集程序完成对振动信号的采集、分析并显示。虚拟仪器对信号测试流程如图3所示。
传系器持投测信号转换为电信号。信号处理电路特电信号转换为标准信号教据采卡采集预拟信号，并转换为数学信号。
通过设备程序，数字信号进入计算机。在LabWew平台下，竭写功能应用程序。
图3信号测试流程图
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