基于聲卡的虛擬儀器測試分析系統的設計與研究

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據收集設備，將聲音卡作為數據收集硬件使用，將IabViW作為軟件開發平臺使用的虛擬儀器測試與分析系統，收集、保存各種音頻信號的控制和分析，以顯示系統構筑和實現的可能性、信號時間區域和頻率區域的組合分析，提供系統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展，在測量技術方面，傳統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

聲音卡接到管理系統由無線傳感技術、模擬信號重新組成電力系統、聲音卡、電子計算機根據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，IabVIEW軟件可以實現實時數據顯示、時間區域分析、頻率區域分析。

二、數據的采集與實現

IabVlEW是建立于G語言學的函數圖形的虛擬空間影像函數庫，首要的是統計數據的獲得、結構分析、加工和體現、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。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。圖標關連網絡接口運用IabVIEW應用程序用于數據結構的歸納定義，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系統軟件部分分為信號采集和數據分析，信號采集部分實現參數設置、接入方式選擇、耐壓、觸發通道、電平選擇等功能，另一方面，在時間區域監視被收集的信號，實時顯示波形，數據分析部實現信號頻率、振幅、功率光譜等，以功率光譜測量、數據保存、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據采集系統的采集功能，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為采集系統運行時界面，下圖1為筆記本電腦系統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，所以需對系統開展工作電壓規范化。規范化措施如下：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，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，根據系統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的虛擬圖像的筆記本電腦聲卡。

（二）幅頻特性分析

信號源發生器輸出電壓固定，當頻率為lOkHz時，系統進行電壓標定，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據、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就能正確地得到信號。