基于聲卡的虛擬儀器測試分析系統(tǒng)的設計與研究

孫楚璇　花卉

[摘要]用通用的計算機硬件來替換高成本的專用數(shù)據(jù)收集設備，將聲音卡作為數(shù)據(jù)收集硬件使用，將IabViW作為軟件開發(fā)平臺使用的虛擬儀器測試與分析系統(tǒng)，收集、保存各種音頻信號的控制和分析，以顯示系統(tǒng)構筑和實現(xiàn)的可能性、信號時間區(qū)域和頻率區(qū)域的組合分析，提供系統(tǒng)和局部空間設計方式，提出方案。

[關鍵詞]聲卡 虛擬儀器

隨著科學技術的進步及迅速發(fā)展，在測量技術方面，傳統(tǒng)的測試技術和傳感器和訓練技術的組合，形成了最新的虛擬設備測量技術。

一、聲卡的技術參數(shù)

聲音卡接到管理系統(tǒng)由無線傳感技術、模擬信號重新組成電力系統(tǒng)、聲音卡、電子計算機根據(jù)這四個組成部分組成，經過無線傳感技術轉化為聲波，在前部重新組成電子電路和聲音卡的A/D轉化后實行變頻器被收集整理，最后，要通過軟件來實現(xiàn)，IabVIEW軟件可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示、時間區(qū)域分析、頻率區(qū)域分析。

二、數(shù)據(jù)的采集與實現(xiàn)

IabVlEW是建立于G語言學的函數(shù)圖形的虛擬空間影像函數(shù)庫，首要的是統(tǒng)計數(shù)據(jù)的獲得、結構分析、加工和體現(xiàn)、計算機總線程序接口、VXI測量器和GPIB、通信端口測量器設備驅動程序程序設計和遠程訪問測量器操作系統(tǒng)。與以往的編程語言的最大差異是，IabVIEW使用圖形語言來程序，以各種各樣的圖形標志、圖形符號和連接形式進行程序。在包括前面板、框圖程序和圖標端口的Iabview程序中，幫助臺是用于設置輸入值和顯示輸出的交互式圖形用戶界面。阻塞程序使用圖形語言控制服務臺的控制和顯示量。圖標關連網(wǎng)絡接口運用IabVIEW應用程序用于數(shù)據(jù)結構的歸納定義，配備另外的有關程序的流程。

IABVIEW提供了一系列使用Windows Vis的寫層功能的筆記本聲卡，這些功能可以使用Windows的低水平功能直接處理筆記本電腦聲卡的驅動程序，低級別的封裝化，高速，IabVIEW靈活軟性很高，能夠滿足實時取得的需求。同時，IABVIEW提供了相應的信號分析模塊，可以方便地進行各種信號的分析和處理。

iabview 8.7系統(tǒng)軟件部分分為信號采集和數(shù)據(jù)分析，信號采集部分實現(xiàn)參數(shù)設置、接入方式選擇、耐壓、觸發(fā)通道、電平選擇等功能，另一方面，在時間區(qū)域監(jiān)視被收集的信號，實時顯示波形，數(shù)據(jù)分析部實現(xiàn)信號頻率、振幅、功率光譜等，以功率光譜測量、數(shù)據(jù)保存、讀取及其他功能。

三、性能分析測試

為確定筆記本電腦聲卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集功能，將標準信號源產生的信號作為信號源，進行信號采集測試，圖1為采集系統(tǒng)運行時界面，下圖1為筆記本電腦系統(tǒng)采集的實際信號波形，正弦波信號f=500Hz，采樣頻率f=96KHz。

為了有利于闡明這樣手提式電腦的聲卡確保管理系統(tǒng)的獲得性能指標，構思了一種電子信號取樣頻率領域的測試進行實驗。依據(jù)手提式電腦的聲音卡的顯示技術，便攜式電腦的聲音卡被設置為單一傳輸信道，16位的取樣準確與精密，采樣頻率分別為11025，22.05，44.1，48，96kHz個等級可選。在現(xiàn)在的設定中，將收集的信號連接到筆記本電腦，與筆記本電腦的聲音卡的LineIn端口相連接，因為LineIn口擁有觸控板即高倍率運行，所以需對系統(tǒng)開展工作電壓規(guī)范化。規(guī)范化措施如下：先開始“錄音處理”文本框，選取聲音強度并將控制信號輸入端口配置為線路輸入。同時，挑出合適的放大倍數(shù)，進而采用合乎標準的模擬信號和傳感器校準電壓，使波形頻率呈現(xiàn)對等電子信號的實際電壓值。

測試所用儀器如下：標準信號源，型號為Gwinstek SFG 2110數(shù)字示波器，型號為TekTronixTD3064B。在本次試驗中，檢驗說明了應用的輸入電子信號是由合乎標準的信號發(fā)生器生成的單一頻度的正弦波信號。

（一）頻譜分析

在這次的實驗中如圖2，測試的結果是信號頻率在0.003～46kHz的范圍內，根據(jù)系統(tǒng)所收集的信號和標準信號之間的相對誤差不到0.0067%。在48 kHz，相對誤差為1.56%，因此，當誤差小于2%時，結果顯示基于0.003～48kHz范圍內的動作頻率頻譜分析系統(tǒng)的虛擬圖像的筆記本電腦聲卡。

（二）幅頻特性分析

信號源發(fā)生器輸出電壓固定，當頻率為lOkHz時，系統(tǒng)進行電壓標定，輸入信號頻率范圍為0.001～48kHz，在圖3中提取的聲音卡的測試數(shù)據(jù)、振幅頻率特性圖的分析結果為圖3，當信號衰減為3db時，斷開頻率分別為3kHz和44kHz，因此，只要測量信號的頻率集中在0.003-44kHz的范圍內，使用聲卡的信號采集系統(tǒng)就能正確地得到信號。