labview声音采集系统
基于LabVIEW和声卡的音频信号采集与分析系统设计
基于LabVIEW和声卡的音频信号采集与分析系统设计张岩文【摘要】Compared with the data acquisition card,the sound card has the following merits：low-price,easy-developing and flexible-system.In this paper,the design technology of hard—ware and software has been introduced in detail,including the background,the structure.On this base,the sound card and LabVIEW has been used to develop the audio signa1 acquisition and analysis system,which can be used to acquire and analyze the audio signa1.The system has better interface which can be maintained easily.In order to meet the need,the function of the system can be modified.It has been indicated in the application that the system has great sense in teaching and experiment.%详细介绍了系统的开发背景,软件结构和特点,系统地分析了数据采集硬件和软件设计技术,在此基础上以声卡为数据采集卡,以LabVIEW为开发平台设计了音频信号采集与分析系统。
这种系统具有界面友好,维护简单等优点。
系统不但可以实现对音频信号进行采集,还可以对采集的信号进行分析和保存。
基于LabVIEW的声波采集系统
．
武汉 ： 武汉大学， ０ ． ２ ４ ０
［ 曾璐， ２ ］ 陆荣双． 基于 Ｌｂ ＩＷ 的数据采集系统设计【． ａ ＶＥ Ｊ电 ］ 子技术， ０ ， ２ １— ７ ２ ４ １） ６ １． ０ （ ： ［杨乐 平， ３ 】 李海涛， 肖相少 ， ． ｂ ＩＷ 程序设 计与应 用 等 Ｌ ＶＥ ａ ［】 Ｍ． 北京： 电子工业 出版社， ０ ． ２ １ ０
决 了电网信息化 中如何评测云计算平台的问题 ，同时也
软件产品的质量要求和测试细则ｆ． １． Ｓ２ ０ 】０
型ｆ１ ０ ６ Ｓ． ０ ： ２
６结 束语
本文提 出了云计算平 台的通用评测体系 ，包 含通用 评 测体 系指标 、相关 的基准评测方法和用来对云计算平
台进行评分 的通用评测模 型 ，并在电网信 息化项 目中完
成 了通用评测体系的初 步验证 。通用评测 体系的提 出解
［ 中华人 民共和 国国家标准．Ｂ ５０ ． — ０ ０ ６ ］ Ｇ Ｔ２ ００５ ２ １ 软件工 １ 程 软件产 品质量 要求 与评价（ ｕ Ｒ ） Ｓ ａ Ｅ商业 现货（Ｏ Ｓ ｑ Ｃ Ｔ）
Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｏ Ｃｏ ｐ ｒｍｅ ｔ ｆ ｍｍｅ ｃ ｒ￣
ｖ ｌ ｄＨ Ｘ ｌ ｄ ａｒ ，Ｍ ａｅ Ｃｏ ， Ｐ Ｃｏ Ｍ ｔｘＶ ｗ ｒ 等云计算平台 ， ｕ ｕ ｉ 使用如表
１ 所示 的测试用例完成 了通用评测 ， ５ 对 种云计算平台进行
了评分。
在 评 测 过程 中使 用 了如 下 工具 ：功 能 评 测 工 具
时， 当波形 出现 问题 时 ， 就需要设置 断点 ， 观察波形 上传 点的值 ， Ｖ ｅ ａ ａｌＶ ｌ 。 即 ｉ Ｖ ｒ ｂｅ ａ ｅ ｗ ｉ ｕ
基于LabVIEW的声音信号采集与分析系统
面地 对 声 音 信 号进 行采 集 和 数 据 分析 ， 为进 一 步 研 究 声 音信 号 的特 性 提供 可 靠 的 理 论依 据 ．
在Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 的前 面 板 中信 号 采 集 由用 户操 作 ， 通 过 软 件 相 对 应 的声 音 写 入 、 声 音 读 取 子 函数 来 实 现 声 音 信 号 的采 集 和声 音 模 板 的 录入 。 以 ＷＡ Ｖ格 式 存 储 到 预 先 设 定 好 的 硬 盘 内． 软 件通 过 布 尔 开关 控 制 声 音信
１ 声音信号采集与分析软件 的结构框 图
软 件 系 统 由声 音 信 号 的 数 据 采 集 和 信 号 回放 与 分 析 ２个 主要 功 能 模块 构 成 ． 声 音 信 号 采 集 与 分 析 软 件 的 主 要 结 构 框
图 如 图 １所 示 ．
２ 软件 系统 的各功能模块
２ ． １ 声 音信 号 的数 据 采 集模 块
第２ ７卷 第 ３期
２ ０ １ ６年 ９月
广 西 科 技 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｌ ＯＦ ＧＵＡＮＧＸＩ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ｎ ＯＦ Ｓ ＣＩ ＥＮＣ Ｅ ＡＮＤ Ｔ ＥＣ ＨＮＯ Ｌ ＯＧＹ
Ｖｏ １ ． ２ ７ Ｎｏ ． ３ Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０ １ ６
通信作者 ： 周丽娟 ， 博士 ， 教授 ， 硕士研究生导师 ， 研究 方 向 ： 理论 物 理 ， Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ３ ５ １ ３ ０ ４ ８ ３ ６ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ．
基于Labview的声音信息采集与处理
实验四基于LabVIEW的声音数据采集一、背景知识在虚拟仪器系统中，信号的输入环节普通采用数据采集卡实现。
商用的数据采集卡具有完整的数据采集电路和计算机借口电路，但普通比较昂贵，计算机自带声卡是一个优秀的数据采集系统，它具有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、通用性强，软件特殊是驱动程序升级方便。
如被测对象的频率在音频X围内，同时对采样频率要求不是太高, 则可考虑利用声卡构建一个数据采集系统。
1.从数据采集的角度看声卡1.1声卡的作用从数据采集的角度来看，声卡是一种音频X围内的数据采集卡，是计算机与外部的摹拟量环境联系的重要途径。
声卡的主要功能包括录制与播放、编辑和处理、MIDI接口三个部份。
1.2声卡的硬件结构图1是一个声卡的硬件结构示意图。
普通声卡有4~5个对外接口。
图1声卡的硬件结构示意图声卡普通有Line In和Mic In两个信号输入，其中Line In为双通道输入, Mic In仅作为单通道输入。
后者可以接入较弱信号，幅值大约为0.02~0.2V o 声音传感器〔采用通用的麦克风〕信号可通过这个插孔连接到声卡。
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，可接入幅值约不超过1.5V的信号。
此外，输出接口有2个，分别是Wave Out和SPK Out。
Wave Out （或者Line Out〕给出的信号没有经过放大，需要外接功率放大器，例如可以接到有源音箱；SPKOut给出的信号是通过功率放大的信号，可以直接接到喇叭上。
这些接口可以用来作为双通道信号发生器的输出。
1.3声卡的工作原理声音的本质是一种波，表现为振幅、频率、相位等物理量的连续性变化。
声卡作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功能就是将所获取的摹拟音频信号转换为数字信号，经过DSP音效芯片的处理，将该数字信号转换为模拟信号输出。
开题报告基于LabVIEW的声音采集系统设计
“基于LabVIEW的声音采集系统设计”的开题报告一、课题背景及目的1概念：Labview是NI公司推出的虚拟仪器开发平台软件,是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。
Labview采用数据流编程方式,程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。
它用图标表示函数,用连线表示数据流向。
通过其图形化软件开发环境,它能够直观简便的编程。
另外,众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持,为用户快捷地构建自己在实际生产中需要的仪器系统创造了基础条件。
2研究现状：传统的测试技术由于硬件价格昂贵,不同的测试对象其硬件平台不一样,导致了现代测试技术中其发展比较滞后。
随着计算机总线技术、软件技术的发展,自动测试系统发生了巨大的变化。
虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命,代表着仪器发展的最新方向和潮流。
虚拟仪器利用计算机来控制相应的与其连接的,具有仪器功能的硬件,能够完成对输入、输出信号的采集、控制、数据分析和显示,能够实现传统仪器的功能。
与传统的测量仪器的设计方法相比,它具有成本低、功能强大、集成度高、质量可靠、维护方便等优点。
3发展概况：虚拟仪器技术的发展及其在国民经济发展中的重要作用现代仪器仪表技术是计算机技术和多种基础学科紧密结合的产物.随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的飞速发展,新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现,在许多方面已经冲破了传统仪器的概念,电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化.虚拟仪器是在PC基础上通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的可重用测试仪器系统。
和传统仪器相比,虚拟仪器具有巨大的优越性: (1)融合计算机强大的硬件资源,突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制,大大增强了传统仪器的功能；(2)利用计算机丰富的软件资源,实现了部分仪器硬件的软件化,节省了物质资源,增加了系统灵活性；通过软件技术和相应数值算法,实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理；通过图形用户界面技术,真正做到界面友好、人机交互；(3)虚拟仪器的硬、软件都具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点。
labview基于声卡的数据采集系统
实验2 基于声卡的数据采集系统1 实验目的（1）学习声卡作为数据采集装置的Labview编程方法；（2）从设计中深入理解虚拟仪器的组成，理解数据采集，数据分析的重要性，用Labview实现测试系统的优点；（3）实验的应用：目前的测试实验教学实验中常常要用到A/D采集卡，而A/D采集卡价格不菲，以实验室有限的经费，不能较多第购置以供同学们实验使用，进而考虑计算机中的声卡本身就是一个A/D、D/A 的转换装置，而且造价低廉，性能稳定，在教学实验中完全可以满足实验的需求，可以进一步开发研制一个广泛应用的测试教学实验系统。
2 实验设备、仪器计算机、声卡、Labview软件，其组成如下图：3 实验任务设计一个基于声卡的频谱分析仪，可以采集和分析从麦克风输入的声音。
要求仪器可以调节采样频率、数据缓冲区的大小等，可显示其波形，保存并对波形作幅值频谱分析。
4 实验原理4.1 声卡简介声卡是现在计算机中非常常见的一个组件，是多媒体的标准配置。
与声卡声音采集相关的两个专业术语是声音采样和声道。
声音采样，即在模拟声音波形上每一个时间间隔取一个幅度值，把自然界的模拟音转变为数字音时。
声音采样的描述有两个指标：'采样位数'和'采样频率'。
采样位数就是指用来描述波形幅度的细腻程度，8位声卡可以把波形划分为256个级别，而16位声卡就可以划分为64×1024个级别，现在的声卡一般都采用16位的声卡。
'采样的频率'是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然，现在声卡采样频率一般有22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级，22.05 KHz是FM广播的声音品质，44.1KHz则是理论上的CD音质界限，而48KHz则更加精确一些。
声道，就是声卡处理声音的通道的数目，以前是单声道，后来又发展出立体声、5.1声道、四声道等的标准。
基于LabVIEW的声音信号采集分析系统开发
基 于 Ｌ ｂ Ｅ 的设 备运 行 噪声 采集 分 析 ａ ＶＩ Ｗ 系统 的功能 设计 包 括 ： 时域 分 析 、 域 分 析 、 频 功
图 １ 方 案 设 计 所需 硬 件
率 谱分 析和频 谱分 析 ， 图 ３所示 ． 如
收 稿 日期 ：０ ２０ —５ ２ １— １０ 北 京 市 大 学 生 科 学 研 究 与 创 业 行动 项 目（ ０ １ １ ） ２１０２． 第 一 作 者 简 介 ： 振 ， 科 生 ． 业 ： 料 成 型 及 控 制 工 程 张 本 专 材
第 ２ ４卷 第 ３期 ２１ ０ ２年 ９月
北 方 工 业 大 学 学 报
Ｊ ＮｏＲＴＨ ． ＣＨＩ ＮＡ ＮＩ ｏＦ ＴＥＣＨ ． Ｕ Ｖ．
Ｖ ｏ１ ２ ｏ ３ ． ４Ｎ ．
Ｓｅ ． ０１ ｐｔ ２ ２
基 于 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 的声 音 信 号 采集 分 析 系统 开发 ＊ ａＶ Ｅ
输 入子 ｖ 是用来 配 置一个 声 音输 入 设 备 ， ｉ 采集 数 据并 将 数 据发 送 到缓 存 ， 后 通过 写 入 声音 然
文 件子 ｖ 将 来 自波形 或 波形 数 组 的数 据 写 入 ｉ
信 号 采 集 与识 别 系统 ， 可 以通 过 麦克 采 集声 它 音 信号 ， 并对 采集 的信 号加 以存储 ， 而后 对存储 的信 号 进行 频 谱分 析 ， 终 能够 实 现对 声 音信 最
图 ２ 声 音 信号 的采 集 与 储 存
基 于Ｌ ｂ Ｅ 的声 音信 号 采集 分 析 系统 ａ ＶＩＷ
信号滤波 ｌ ｌ信号加窗
图 ３ 声 音 信 号 分 析框 图
图 ４ 打 开 声 音 文 件
２ ２ ２ 对采 集声 音文件 的分 析 ．．
LabVIEW 声音采集系统的设计-
声音采集系统的设计
一．实验目的
1.进一步熟悉掌握Labview的使用，能用Labview对声音采集系统进行设计。
2.了解声音采集系统的原理。
二．实验原理
对外界的声音进行采集后，通过滤波器对采集来的声音进行滤波，滤波方式有低通，高通，带通，带阻，平滑，本实验对声音采集使用低通方式，实验原理图如下：
三．实验结果
人为对着麦克风说话，根据说话的快慢，音量的高低，会出现不同的波形，下图为某人说话的波形：
上图中，左图是采集的信号，右图是经过滤波器滤波出来的信号，由图可见，高频信号已经被过滤掉，达到低通滤波的效果。
四．实验心得
通过本次实验，我懂得了滤波的原理，并且对Labview产生了更大的兴趣。
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虚拟仪器技术
*名：***
学号：******* ****：***
院系(部所)：电子工程学院专业：控制工程
目录
1、前言 (3)
2、声卡的硬件结构和特性 (3)
2．1声卡的作用和特点 (3)
2．2声卡的构造 (5)
3、LABVIEW中与声卡相关的函数节点 (5)
4、LABVIEW程序设计 (6)
4．1程序原理 (6)
4．2程序结构 (7)
4．3结果分析 (9)
5、结束语 (9)
6、参考文献 (10)
基于声卡的数据采集与分析
1、前言
虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。
在虚拟仪器系统中，硬件解决信号的输入和输出，软件可以方便地修改仪器系统的功能，以适应不同使用者的需要。
其中硬件的核心是数据采集卡。
目前市售的数据采集卡价格与性能基本成正比，一般比较昂贵1。
随着DSP(数字信号处理)技术走向成熟，计算机声卡可以成为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，驱动程序升级方便，在实验室中，如果测量对象的频率在音频范围，而且对指标没有太高的要求，就可以考虑使用声卡取代常规的DAQ设备。
而且LABVIEW中提供了专门用于声卡操作的函数节点，所以用声卡搭建数据采集系统是非常方便的2。
2、声卡的硬件结构和特性
2．1声卡的作用和特点
声卡的主要功能就是经过DSP（数字信号处理）音效芯片的处理，进行模拟音频信号的与数字信号的转换，在实际中，除了音频信号以外，很多信号都在音频范围内，比如机械量信号，某些载波信号等，当我们对这些信号进行采集时，使用声卡作为采集卡是一种很好的解决方案。
声卡的功能主要是录制与播放，编辑与合成处理，MIDI接口三个部分3。
（1）录制与播放
通过声卡，人们可以将来自话筒等外部音源的声音录入计算机，并转换成数字文件存储到计算机中进行编辑等操作，人们也可以将这些数字文件转换成声音信号，通过计算机扬声器播放。
（2）编辑与合成处理
通过对声音文件的多种特技效果的处理，包括加入回声、倒放、淡入淡出、往返放音以及左右两个声道交叉放音等，可以实现对各种声源音量的控制与混合。
（3）MIDI接口
通过MIDI接口和波表合成，可以记录和回放各种接近真实乐器原声的音乐。
基于声卡的数据采集系统框图如下图可示。
声卡数据采集系统框图
使用声卡作为数据采集卡具有以下优点
（1）价格便宜。
一般情况下，声卡的价格一般在一百多元甚至几十元都可以买得到，比起数据采集卡便宜很多，而且绝大多数计算机都会
配置相应的声卡，这更加节约了成本，开发周期短，节省了数据采
集卡的开发时间或购买时期。
（2）与PC整合完美。
使用声卡进行数据采集，不必担心像使用数据采集卡一样担心采集卡与系统的冲突，声卡与计算机紧密结合为一体，
这正是虚拟仪器的实质。
当然使用声卡也具有局限性，那就是声卡针对音频信号（20-20000）Hz设计的，因此它既不能采集高频信号，也不能采集低频信号。
2．2声卡的构造
一般声卡由声音控制/处理芯片、功放芯片、声音输入/输出端口等构成。
声音控制/处理芯片是声卡的核心，集成了采样保持，A/D转换、D/A转换、音效处理等电路。
一般多媒体计算机的声卡的构造框图如下所示
声卡的构造框图
对于不同的声卡，其硬件接口有所不同，一般声卡有4-5个对外接口。
Wave Out（或Line Out）和SPK Out是输出接口，Wave Out输出的是没有经过放大的信号，需要外接功率放大器。
Mic In和Line In是输入接口，Mic In接口只能接受较弱的信号，幅值约为0.02-0.2V，很容易受干扰，对于数据采集，一般常用Line In接口，它可以接受幅值不超过1.5V的信号多数声卡的输入都是双通道的，在实际数据采集中，可以通过3.5mm音频插头将信号从声卡接口引入或引出，可以使用坏的立体声耳机做一个双通道的输入线，剪去耳机，保留线和插头即可，注意这两个通道时共地的。
3、LABVIEW中与声卡相关的函数节点
在LABVIEW中函数（Functions）→编程（programming）→图形与声音→（Graphics&Sound）→声音（Sounds）子选板下，提供了与声卡相关的函数节
点，如图所示，这些节点都是使用Windows底层函数编写的，直接与声卡驱动联系，可以实现与声卡的快速访问与操作，具有比较高的执行性能.4
声音函数自选板包含了输出、输入和文件3个子选板，他们分别提供声音输出、声音输入和文件相关的节点。
对声音的实时采集主要用到声音子面板中的声音采集子函数，如下图所示，它从声音设备采集数据，供别的节点分析使用。
其中的设备是计算机的声音设备，持续时间是设置需要采集数据的时间，采样率是设置采样率，通常频率设置为44.1Hz，22.05Hz和11.025Hz。
通道数是指定采样的通道数，对于大多数声卡，1为单声道，2为立体声。
4、LABVIEW程序设计
4．1程序原理
声音的本质是一种波，表现为振幅、频率、相位等物理量的连续性变化。
声卡作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功能就是将所获取的模拟音频
信号转换为数字信号，经过DSP音效芯片的处理，将该数字信号转换为模拟信号输出。
声卡的基本工作流程为：输入时，麦克风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送到音箱等设备转换为声波。
4．2程序结构
LABVIEW程序包括两大部分：一是前面板，二是程序框图。
前面板主要显示程序的结果，而程序框图主要是程序的具体设计
LABVIEW程序框图
LABVIEW前面板
程序构造过程如下：
首先调用声音采集子VI，对来自麦克风的声音进行采集，采样信号的参数如采样率、通道数、分辨率等参数可以根据实际情况修改。
另一方面是从电脑中通过文件路径选择声音文件。
对于采样的麦克风的声音和文件路径的声音文件通过在前面板的波形图表显示出来，如上图的采集波形图和原有声音波形，接下来是对采集的信号进行滤波处理，滤波后的信号通过播放声音文件子VI播放出来，另外一部分是对声音文件进行频谱测量处理，测量的结果同样用波形图表显示波形。
接下来用合并信号子VI把两者的声音信号进行合并，合并后的信号对于其进行频谱测量，并用波形图表进行显示。
最后实现的功能是把合并的信号进行分解，观察分解的信号和合并前的信号是否一样，采用动态数据转换子VI进行分解，所分解的结果用波形图表显示
4．3结果分析
当点击程序运行时，我们通过计算机的麦克风进行录音，程序会自动录入5S，然后对信号进行滤波，频谱分析等功能，其程序运行结果如图所示
图为程序运行的结果，每个图形分别显示了各自的结果
5、结束语
本文主要是通过利用计算机的声卡作为数据采集卡，实时采集声音数据，然后利用LABVIEW所提供的程序子VI，对声音信号进行采集和分析，程序设计的相对不是很复杂，主要实现了一些简单的功能，主要目的就是进一步熟悉LABVIEW的使用和声音数据采集的相关知识，通过对程序的设计和实现，对LABVIEW有这更进一步的了解。
6、参考文献
[1]李江全等. LABVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测试应用实践.北京：人民邮电出版社，2010.
[2]刘胜等. LABVIEW2009程序设计. 北京：电子工业出版社，2010.
[3]程学庆等.LABVIEW图形化编程与实例应用.北京：中国铁道出版社，2005.
[4]岂兴明等.LABVIEW入门与实践开发100例.北京:电子工业出版社，2011.。