基于声卡的双通道实时信号采集处理系统设计
基于声卡的双通道实时信号采集处理系统设计
韩红帮1，解永刚2，张恒云3，杨亚彪1，李海雁1
（1.昆明学院现代教育技术中心，云南昆明650214；2.昆明学院资产管理与设备处，云南昆明650214；
3.昆明学院化学科学与技术系，云南昆明650214）
摘要：采用声卡代替商用数据采集卡，利用VisualC++软件编程技术，设计了基于声卡的双通道实时信号采集处理系
统，该系统能够实现25kHz范围内双路信号的实时采集、实时分析，所采集数据的存储和网络发送等功能，系统实用
性较强，可广泛应用于各高校实验室及实时语音信号处理等领域。
关键词：声卡；信号采集；信号处理；系统设计
中图分类号：TP274.2文献标识码：A文章编号：1674－6236（2013）02-0001-03
Designofdouble-channelreal-timesignalcollectinganddisposalsystem
basedonsoundcard
HANHong-bang1，XIEYong-gang2，ZHANGHeng-yun3，YANGYa-biao1，LIHai-yan1
（1.TheCenterofModernEducationTechnology，KunmingUniversity，Kunming650214，China；
2.OfficeofAssetandEquipmentManagement，KunmingUniversity，Kunming650214，China；
3.TheDepartmentofChemistry，KunmingUniversity，Kunming650214，China）
Abstract:Thisarticleaimsatthedesignofdouble-channelreal-timesignalcollectinganddisposalsystembasedon
soundcardbymeansofreplacingcommercialdatacollectingcardwithsoundcard，withtheapplicationofVisualC++
softwareprogrammingtechnology.Thissystemiscapableofthereal-timecollecting，analysis，storageandonline
transmittingofthedouble-channelsignalswithintherangeof25kHz.Andtheauthorbelievesthatthissystemisofhigh
practicalapplicabilitywhichensuresitsfulluseinuniversitylaboratoriesandothercertainfieldslikereal-timevoice
signaldeposal.
Keywords:soundcard；signalcollecting；signaldisposal；systemdesign
收稿日期：2012-09-22稿件编号：201209163
基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目（2011Y238）
作者简介：韩红帮（1977—），男，云南曲靖人，硕士，实验师。研究方向：现代教育技术。在高校教学和科研实践工作中，常常需要对一些信号进
行采集分析处理，但由于经费不足等原因许多实验室无相应
仪器设备，或者存在设备数量较少，功能单一等问题，不能很
好地满足教学实验和科研实践要求。要实现信号采集，就需
要数据采集卡的支持，而市场上数据采集卡价格比较昂贵，
不可能在实验室中普遍配置使用。
目前声卡已成为多媒体计算机的一个标准配置，它是一
个非常优秀的音频信号采集系统，其最高采样率可达192
kHz，量化精度可选择8比特、16比特和24比特，支持双通道
模式，能够无失真采集25kHz以下信号。在采样频率要求不
高的情况下，可以利用计算机声卡作为数据采集卡，利用计
算机CPU作为信号处理器，通过软件编程实现常规信号实时
采集分析处理[1]。
本文设计的系统不仅能满足教学工作和科研实践要求，
还能根据不同应用需求灵活方便的添加信号处理软件模块，
实现采集信号的实时处理。1系统硬件结构
声卡一般有MicIn和LineIn两个输入插孔，待采集信号
可以通过这两个插孔输入到声卡。两个插口的区别是：1）MicIn
接口有前置放大器，容易引入噪声且会导致信号过负荷，而
LineIn接口噪声干扰小且动态特性良好；2）MicIn接口有4kHz
的前置低通滤波器，仅适合话筒信号输入，而LineIn接口前置
低通滤波器带宽范围为25kHz，实用信号范围更广。声卡用作
数据采集卡时一般选择Linein口为信号输入接口[2－3]。在本文系
统中待采集信号分别以左右声道方式同时从Linein口输入。
2系统软件编程技术
声卡作为数字采集卡使用，首先必须对其编程控制并连
续不断的获取AD采样数据。其软件编程接口有几种可供选
择，首先，声卡是一种多媒体设备，可以用MCI（MediaControl
Interface）命令来控制声卡，MCI提供了一组与设备无关的控
制命令，是一种访问多媒体设备的高层次方法。但是该方法电子设计工程ElectronicDesignEngineering第21卷Vol.21第2期No.22013年1月Jan.2013
－1－《电子设计工程》2013年第2期
不够灵活，无法在录音的过程中访问内存中的采样数据，只
有在录音完成后通过访问录音文件才可以得到采样数据，另
外，声卡在采样过程中存取文件需要耗费时间，有可能造成
采样数据的断续，显然该方法不能满足信号实时采集的要
求。其次，Windows低级波形音频函数提供了对声卡最大灵活
性的操作，它允许在采样过程中实时访问内存中每个采样数
据，能很好地满足实时采集处理要求[4]。
2.1双路信号实时采集实现原理
实现声卡采集数据的实时性、连续性和可靠性是软件设
计的关键问题。本文软件系统中，通过直接调用Windows最
底层波形音频接口函数，实现声卡的编程控制，系统中采用
了多线程多缓冲技术，即声卡采集与数据处理使用不同的工
作线程，同时给声卡提供多个用于承载采集数据的缓冲区，
在同一时刻部分缓冲区供声卡采集线程装载数据的同时，另
外已经装满数据的缓冲区供数据处理线程处理，从而使得信
号采集和数据处理工作同时进行，有效保证了采集数据的连续性和信号处理的实时性[5－6]，其原理框图如图1所示。
2.2声卡软件编程
Windows以动态链接库Mmsystem.dll的形式提供低级波
形音频函数，用以控制声卡实现信号的正确采集，在软件编
程中采用面向对象的思想，将声卡实时采集功能封装成专门
的类CSoundIn，以下从代码的角度给出声卡采集模块的软件
实现过程[7]。
1）设置声卡基本参数。先定义WAVEFORMATEX结构
变量m_Format，设置声卡采样数据格式、采样率、采样位数、
通道数以及缓冲大小。具体代码为：
m_Format.wFormatTag=WAVE_FORMAT_PCM；//设置
采样的编码方式
m_BufferSize=9600；//设置缓冲区大小
SetBitsPerSample（16）；//设置采样位数
SetSamplesPerSecond（16000）；//采样率设置
SetNumberOfChannels（1）；//采样声道数设置
缓冲区设置不能太大也不能太小，太大时信号采集的实
时性受到影响，太小时采集的信号有可能来不及处理就被覆
盖了，从而导致数据不连续，起不到缓冲的作用。
2）打开声卡设备，添加数据缓冲区，开始数据采集，主要
代码如下：
boolCSoundIn::Start（）
{//基于回调函数的方式打开录制设备
mmReturn=::waveInOpen（&m_hRecord，WAVE_MAPPER，
&m_Format，
（DWORD）waveInProc，（DWORD）this，
CALLBACK_FUNCTION）；
if（mmReturn）returnFALSE；
else{
//准备并加入多个供录制的数据缓冲区
AddInputBufferToQueue（）；
//调用waveInStart（）开始录音
mmReturn=::waveInStart（m_hRecord）；
if（mmReturn）returnFALSE；
m_bRecording=true；
}
}
其中waveInOpen（&m_hRecord，WAVE_MAPPER，&m_Format，
（DWORD）waveInProc，（DWORD）this，CALLBACK_FUNCTION）
函数打开声卡采集线程；AddInputBufferToQueue（）函数通过
调用waveInPrepareHeader（m_hRecord，m_pHdr[i]，sizeof
（WAVEHDR））和waveInAddBuffer（m_hRecord，m_pHdr[i]，
sizeof（WAVEHDR））函数给声卡添加多个供存储数据的缓
冲区。
3）通过回调函数实时获取采集数据。从上一步的waveIn
Open（）函数具体参数可知，采用了回调函数的方式实时获取
声卡采样数据，当声卡缓冲队列中有装满数据的缓冲区时，
操作系统会自动调用回调函数waveInProc（）将装满数据的缓
冲区及时回调供用户线程实时分析处理，同时将提取数据后
的空缓冲区重新加入到采集缓冲队列中，继续循环使用。具
体代码为：
voidCSoundIn::waveInProc（HWAVEINhwi，UINTuMsg，
DWORD
dwInstance，DWORDdwParam1，DWORDdwParam2）
{
MMRESULTmmReturn=0；
CSoundIn*pSound=（CSoundIn*）dwInstance；
LPWAVEHDRpHdr=（LPWAVEHDR）dwParam1；
if（uMsg==MM_WIM_DATA）
{
//将录制好的数据缓冲回调到处理类中进行处理
pSound->DataFromSoundIn（（BOOLEAN*）pHdr->lpData，
//将缓冲重新加入缓冲队列中
pHdr->dwBufferLength，pSound->m_pOwner）；
mmReturn=::waveInAddBuffer（pSound->m_hRecord，
pHdr，sizeof（WAVEHDR））；
if（mmReturn）return；
}
}图1声卡实时采集原理框图Fig.1Schematicdiagramofsoundcardreal-timecollecting
基于声卡和LabVIEW的虚拟数字示波器的设计
基于声卡和LabVIEW的虚拟数字示波器的设计
曾明岗，赖万昌，毛伟，王广西
（成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都610059）
摘要：文中论述了一种虚拟示波器的开发过程，采用Labview独有的图形化G语言进行编程，利用我们PC机上配置
的普通声卡代替专业的数据采集卡进行数据采集。重点阐述对示波器的的数据采集、触发控制、时基以及幅值的控
制、相位差的测量、频率和峰峰值的测量，波形的保存和回放等功能模块的设计。
关键词：labview；声卡；示波器
中图分类号：TM935文献标识码：A文章编号：1674－6236（2013）03-0121-02
DesignofvirtualdigtaloscilloscopebasedonLabVIEWandsoundcard
ZENGMing-gang，LAIWan-chang，MAOWei，WANGGuang-xi
（SchoolofNuclarTechnologyandAutomation，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China）
Abstract:ThispaperintroducesaprogcessofavirtualdigitaloscilloscopewhichisbasedonGlanguageofLabVIEWand
soundcardinsteadofprofessionaldataacquisitioncard.Thisarticlefocusesonthedisomefunctionmodulesofthe
oscilloscope，suchasdataacquisition，triggercontrol，timebaseandamplitudecontrol，themeasurementofthephase，
frequencyandpeaktopeak，measurementwaveformsaveandplaybackfunctionmodules.
基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计与实现
基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计与实现
周新淳
【摘 要】为了提高对实时信号采集的准确性和无偏性,提出一种基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计方案.系统采用4个换能器基阵并联组成信号采集阵列单元,对采集的原始信号通过模拟信号预处理机进行放大滤波处理,采用TMS32010DSP芯片作为信号处理器核心芯片实现实时信号采集和处理,包括信号频谱分析和目标信息模拟,由DSP控制D/A转换器进行数/模转换,通过FPGA实现数据存储,在PC机上实时显示采样数据和DSP处理结果;通过仿真实验进行性能测试,结果表明,该信号采集系统能有效实现实时信号采集和处理,抗干扰能力较强.%In
order to improve the accuracy and bias of real-time signal acquisition,a
real-time signal acquisition system based on DSP +-FPGA is proposed.The
system adopts 4 transducer array to build parallel array signal acquisition
unit,the original signal acquisition amplification filtering through analog
signal pretreatment,using TMS32010DSP chip as the core of signal
processor chip to realize real-time signal acquisition and
processing,including the signal spectrum analysis and target information
simulation,controlled by DSP D/A converter DAC,through the realization of
基于声卡的虚拟信号发生器的设计
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目 录
摘要 .................................................................................................................................................. 3
Abstract: In order to achieve virtual instrument software development platform and the computer
sound card's digital processing between the application of virtual technology to improve the
promotion and expansion, this paper presents a virtual sound card based Signal Generator design.
The program uses an ordinary PC sound card as a signal of the output channels, with LABVIEW
software to complete the design of the virtual signal generator. Experimental results show that the
virtual signal generator can achieve the traditional function of the basic functions of the signal
generator ........................................................................................................................................... 3
基于声卡和LabVIEW的声音信号EMD时频分析系统
基于声卡和LabVIEW的声音信号EMD时频分析系统
李岳;韩宾;鲁云
【摘 要】介绍了短时傅里叶变换、Cohen类时频分布、小波变换、Hilbert-Huang变换四种典型的时频分析方法,分析对比结果显示了用Hilben-Huang变换对声音信号进行时频分析的优越性,结合LabVIEW在数据采集和仪器控制领域的强大功能,提出以声卡作为采集硬件、LabVIEW作为软件编程、Hilbea-Huang变换作为时频分析方法的一种声音信号采集分析系统.实验结果表明,这种采集分析系统非常适合频率在音频范围之内(20 Hz ～20 kHz)的声音信号的时频谱分析.
【期刊名称】《微型机与应用》
【年(卷),期】2016(035)007
【总页数】4页(P73-75,78)
【关键词】声卡;LabVIEW;时频分析;EMD
【作 者】李岳;韩宾;鲁云
【作者单位】西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010;西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010;西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010
【正文语种】中 文
【中图分类】TP391
声音信号如同其他自然界的信号和人工合成的信号一样，都是典型的非平稳信号，其明显的特点是信号是时变的且信号持续时间是有限的。想要从真实信号中提取出不同组成成分的时变信息，一般的做法是通过时频分析方法将低维的一维时间信号映射到二维的时间-频率函数空间，其目的是揭示信号包含了多少频率分量以及各个频率分量是如何随时间变化的。
声卡作为一个常见的计算机配置，其本身就是一个非常优秀的数据采集系统，它搭载的A/D和D/A转换器可以很方便地实现模拟信号和数字信号的相互转换。如果被测对象的频率在音频范围之内(20 Hz～20 kHz)，而且对采样频率没有特别高的需求，则可以用计算机自带的声卡来构建一个数据采集系统。而LabVIEW由于其直观的编程方式和强大的功能函数库等特点，已经广泛地被各界科研工作者和工程师们所采用，也被视为标准的仪器控制和数据采集软件。通过声卡和LabVIEW的联合开发，能够对声音信号进行数据采集、数据保存、波形显示、信号分析等功能。
基于声卡的数据采集器及其在物理教学中的应用
应用实践 ＨＴＴＰ：／／Ｗｗｗ．１ＴＥＤｕ．口Ｒ６，ＣＮ 基于声卡响数据采集器 及其在物理教学【ｌ】响应用 数据采集器应用于物理实验是物理教学发展的 方向。利用数据采集器做实验，可以节省记录数据、 处理数据所用时间，从而有更多的时间去探究。另 外，数据采集器在做可见度小、显示瞬间变化的物理 实验时具有极大的优势，能定量验证并配合图线展 示实验变化过程，是传统实验仪器无法实现的。但是 数据采集器一般比较昂贵，给其在物理实验中的普 及带来了一定的困难。为满足物理教学的需要，在 ＬａｂＶ Ｉ ＥＷ环境下，笔者研制了一套基于声卡的数据 采集器。它具有成本低、兼容性好、通用性和灵活性 强的优点。使用者只需在计算机上安装用户程序，就 可以将其作为音频范围内良好的数据采集器供物理 教学使用。 一、ＬａｂＶＩＥＷ简介 ＬａｂＶ Ｉ ＥＷ是美国国家仪器公司的基于图形化编 程Ｇ语言的开发环境，拥有功能强大的函数库，包括 数值采集、串口控制、数据分析、数据显示及数据存 储等。采用旋钮、开关、波形图等构造用户界面，人 机交互界面友好。ＬａｂＶＩＥＷ函数库中Ｓｏｕｎｄ Ｉｎ— ｐ ｕ ｔ子模板提供了数字声音记录的节点，可以通过声 卡采集外部数据。包括以下节点。 Ｓ Ｉ Ｃｏｎｆ ｉｇ节点：用于设置声卡的参数。如模 数转换器缓存区大小、采样速率、采样通道（单通道 或双通道）、样本位数（８位或１ ６位）。 ＳＩ Ｓｔａｒｔ节点：用于通知声卡开始采集输入的 数据。 Ｓ Ｉ Ｒｅａｄ节点：从缓存区读取数据。 Ｓ Ｉ Ｓ ｔＯＰ节点：用于通知声卡停止采集数据。 ｓＩ ｃｌｅａｒ节点：关闭声音输入设备，释放占用 的计算机资源。 口／王珍宁吴先球胡颖舒陈俊芳 ＝、用基于声卡的数据采集器演示音叉简 谐振动波形 用声卡作为数据采集设备，可以组成一个低成本 高性能的数据采集器，并通过计算机对结果进行分 析。利用ＬａｂＶ Ｉ ＥＷ中的数字声音记录节点，可以研 制基于声卡的数据采集器，其采样速率为４４．１ ｋＨ ｚ， 缓存区大小为３２７６ ８字节，采样位数为１ ６位，适合 物理教学的需要。 １．数据采集器用户界面 该数据采集器的用户界面参考了示波器的旋钮 设计，如图１所示。各部分的功能如下。 （１）显示屏：用于显示声卡采集的信号波形。水 平方向和垂直方向上各有１ ０个格，每个格又分５个 小格。通过显示屏下方的滚动条可以查看未显示的 波形。 （２）采集数据按钮：按下此按钮，可退出数据采 集系统。 （３）暂停按钮：按下此按钮，可暂停信号采集， 方便用户仔细观察显示屏上的波形。 （４）存盘路径设置文本框和保存按钮：用户可在 文本框中指定保存文件的位置，点击保存按钮，以文 本文件的格式存储数据。 （５）声道选择：只观测左或右声道信号时，选择 器置于“左”或“右”。“左和右”用于同时显示两声 道采集的信号。“左加右”和“左减右”用于显示两 通道信号相加和相减后的波形。 （６）左、右声道幅值：用于显示左、右声道的电 压幅值。 （７）游标（ｃｕｒ ｓｏｒ）：如显示屏中的横线所示， 通过游标的读数，可以准确地读出游标所指的格数。
运用声卡的虚拟信号发生器设计
运用声卡的虚拟信号发生器设计
岳光俊;李筠
【期刊名称】《数据采集与处理》
【年(卷),期】2008(023)0z1
【摘 要】以数据分析和处理功能强大的工程实用软件LahView作为软件开发平台,采用计算机声卡代替普通采集卡作为硬件,设计了一个操作简单实用、灵活性好的信号发生器系统,实现了基本信号(如正弦波、三角波、锯齿波、方波)和公式信号的产生功能.系统性价比高、通用性强、扩展性好、界面友好,在工程测量与实验室应用中具有广阔的前景.
【总页数】3页(P221-223)
【作 者】岳光俊;李筠
【作者单位】上海理工大学光学与电子信息工程学院,上海,200093;上海理工大学光学与电子信息工程学院,上海,200093
【正文语种】中 文
【中图分类】TN912
【相关文献】
1.基于声卡的虚拟示波器和虚拟信号发生器的设计与测试 [J], 李娜
2.一款基于声卡的虚拟信号发生器的设计 [J], 张锋;吴先球
3.运用声卡的虚拟信号发生器设计 [J], 岳光俊;李筠
4.基于声卡DA转换的虚拟信号发生器的设计与实现 [J], 龙飞;黄钊礼;魏亚东
5.基于声卡的虚拟信号发生器的设计 [J], 张磊;张聪玲;黄兴 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
基于声卡的合瓦形钟的“双音特性”研究
第２４卷第２期 ２０１１年４月 大学物理实验 ＰＨＹＳＩ（：ＡＬ ＥｘＰＥＲＩＭＥ卜ｒｒ ０Ｆ Ｃ０ＬＬＥＧＥ Ｖｏｌ＿２４ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１１
文章编号：１００７－２９３４（２０１１）０２－００１５－０３
基于声卡的合瓦形钟的“双音特性＂研究
黄原点，王 颖，盛翌航，吴斌，陈东生
（上海电力学院，上海２０００９０）
摘 要：针对合瓦形钟“一钟双音”的特殊声学现象，以麦克风作为声音采集装置，分别采集合瓦形 钟的正、侧鼓位的声音信号，并用Ｍａｔｌａｂ软件对其进行频谱分析。 关键词：合瓦形钟；双音性ｔＭＡＴＬＡＢ￣声卡 中图分类号：０４－３４ 文献标志码：Ａ
中国合瓦形钟已有３０００多年的历史。它最
奇特之处，是在一个钟上可以敲出两个不同频率
的声音：在正鼓部位置可以产生一个“正鼓音”，在
侧鼓部位置可以产生另外一个“侧鼓音”。这使他
成为了中文化遗产中的佼佼者，引起了世界各国
学者的广泛关注。
１ 实验原理
经声学检测发现，合瓦形状结构是它能发双音
的关键所在。当敲击钟的正鼓音位时，侧鼓音的振
幅几乎为零；敲击侧鼓音位面时，正鼓音的振幅近
似为零［１］。可用分段板震动模型解释“一钟双音”
的声学现象：板振动时除了整体震动，还存在分段
振动。我国古代钟匠利用合瓦形的钟体结构，破坏
了板体的统一性，同时采用挖燧或加厚板体局部的
手段，用以强化各分段板体振动的能量，实际上等
于把一块板从振动模式上分割成多块板，因此，激
励不同的板体，就可以产生不同的音高 ］。
２ 虚拟频谱分析仪
频谱分析是一种用于分析连续时间信号的重
要方法，它通过对采集得到的信号进行傅立叶变
换，进而分析信号中频率分量的幅度和相位。在
本文中，声音经过模数转化器件被转化成采样信
收稿日期：２０１０－１０－２２ 基金项目：上海市大学生科研创新基金资助项目ｔ（Ａ８４１８２） ＊通讯联系人 号。计算机运用快速傅立叶变换（ＦＦＴ）的技术，
基于MATLAB的语音信号采集和分析系统的可视化设计
第２２卷第６期 ２００６年１ １月 齐齐哈尔大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｉｑｉｈａｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．２２．Ｎｏ．６ Ｎｏｖ．，２００６
基于ＭＡＴＬＡＢ的语音信号采集和
分析系统的可视化设计
题原，张劲松
（齐齐哈尔大学通信与电子工程学院，黑龙江齐齐哈尔１６１００６）
摘要：没计和开发了一种基于ＭＡＴＬＡＢ的语音采集与分析的可视化系统，该系统通过Ｒｅａｈｅｋ Ａｃ’９７型声卡和
ＭＡＴＬＡＢ的数据采集工具箱低成本地实现了语音信号的实时采集，并利用ＭＡＴＬＡＢ强大的数值计算和信号处理功
能高精度地完成了语音信号的分析］ 作。系统还使用ＭＡＴＬＡＢ的图形用户界面设计工具进行了优化，通过简单的
对话框和菜单操作取代了复杂的程序修改和调试过程，使得系统的使用更加方便灵活。
关键词：语音信号；ＭＡＴＬＡＢ；采集与分析；图形用户界面
中图分类号：ＴＮ９１２Ｉ３ 文献标识码：Ａ ・ 文章编号：１００７—９８４Ｘ（２００６）０６—００４３－０４
语音信号的采集与分析技术是－－Ｉ＇－Ｊ涉及面很广的交叉科学，它的应用和发展与语音学、声音测量学、
电子测量技术以及数字信号处理等学科紧密联系。其中语音采集和分析仪器的小型化、智能化、数字化以 及多功能化的发展越来越快，分析速度较以往也有了大幅度的提高。但现在市场上一般的语音分析系统大
部分都是采用单片机或ＤＳＰ芯片的分析仪器，其价格昂贵、操作复杂，且个别仪器适用范围单一，仅能用
于特定的测量分析项目。 笔者设计的基于ＭＡＴＬＡＢ的语音信号采集与分析系统，通过声卡将声音传感器得到的模拟语音信号转
换成数字信号输入计算机，然后将输入计算机硬盘或内存中的数字化语音信号调入ＭＡＴＬＡＢ工作空间，利 用ＭＡＴＬＡＢ强大的数值计算与可视化功能，以及丰富的数字信号处理函数，可在ＭＡＴＬＡＢ环境下方便地
完成对语音信号的各种分析＿Ｔ作。 对于语音信号的采集而言，现阶段的声卡技术已经相当成熟，声卡已经具备了足够高的采样频率和量
基于麦克风阵列的声源定位装置的设计与实现
基于麦克风阵列的声源定位装置的设计与实现
声源定位技术在很多领域都有着广泛的应用，如语音识别、音频处理和智能机器人等。其中，基于麦克风阵列的声源定位装置因其高精度和实时性而备受关注。本文将针对这一主题展开论述，介绍基于麦克风阵列的声源定位装置的设计与实现。
一、背景介绍
声源定位装置通过麦克风阵列采集声音信号，并对信号进行处理和分析，确定声音的源头位置。该技术基于声音的波传播特性和多麦克风的信号差异，利用算法进行声源位置的计算。在实际应用中，声源定位装置可以通过确定声音的来源，进行追踪、定位和识别等操作。
二、系统设计
基于麦克风阵列的声源定位装置主要包括硬件设备和软件算法两个部分。
1. 硬件设备
（1）麦克风阵列：选择高质量的麦克风模块，并采用合适的阵列布局方式，如圆形、线性等，以获得更好的阻尼效果和定位精度。
（2）声卡：选用低噪声、高精度的声卡模块，用于将模拟信号转化为数字信号，并进行后续信号处理。 （3）处理器：使用高性能的处理器，进行声音信号的处理和算法计算，以提高系统的实时性和响应速度。
2. 软件算法
声源定位装置的核心是使用合适的算法，对麦克风阵列采集到的声音信号进行处理和分析，并计算声源的位置。
（1）波束形成（Beamforming）算法：通过对麦克风阵列采集到的声音信号进行加权求和，实现对特定方向声源的增强，抑制其他方向的噪声干扰。
（2）交叉相关（Cross-correlation）算法：对多通道的声音信号进行交叉相关分析，通过计算信号之间的延迟差异，确定声源的方向和位置。
（3）最小二乘（Least Squares）算法：通过最小化实际观测到的声音信号与理论预测信号之间的误差，计算声源在三维空间中的坐标。
三、实现过程
基于麦克风阵列的声源定位装置的实现过程主要包括硬件搭建和软件开发两个环节。
1. 硬件搭建
（1）选择合适的麦克风模块，并设计阵列布局方式，考虑到麦克风之间的距离、角度和数量等因素。
基于声卡的直流信号测量方法分析
第２６卷２期
２００７年４月 南平师专学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＡＮＰＩＮＧ ＴＥＡＣＨＥＲＳ ＣＯＬＬＥＧＥ Ｖｏ１．２６ Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ．２００７
基于声卡的直流信号测量方法分析
叶希梅吴祯芸
（武夷学院电子工程系福建武夷山３５４３００）
摘要：介绍一种新的基于声卡的直流电压测量方法，它是对传统测量方法的改进。该方法具有电路设计与计算机软件
设计简单等特点。文章着重描述了这种方法的特点，系统结构，工作原理和实现方法。
关键词：声卡，直流信号，虚拟仪器
中图分类号：ＴＮ９１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—５９６３（２００７）０２－００６７－０３
０、引言
虚拟仪器是计算机技术与仪器技术完美结合的
产物，代表了仪器发展方向。运用虚拟仪器构建的各
种测试系统具有结构简单、功能强大、便于实现网络
化测量等特点【”。在一些应用中，常用声卡作为虚拟仪
器的信号采集部分，然而声卡所能处理的只是２０—
２０ＫＨｚ的信号。对于直流信号或频率很低的信号来
说，需要将输入的信号转换成声卡所能处理的信号。
下面就对各种信号转换电路进行分析。
１、声卡基本结构和主要特性
目前，计算机声卡几乎是各类计算机的标准配
置，而且性能得到很大提高。衡量性能的技术指标主
要有：采样频率、采样数据位数、声道数、信噪比等。采
样频率范围从２０Ｈｚ到４４１００Ｈｚ可调，个别好的声卡
甚至达到了９６０００Ｈｚ，数据精度从８ｂｉｔ到２４ｂｉｔ都有，
目前的计算机普遍采用１６ｂｉｔ精度，声道数普遍为双
声道，信噪比一般都大于９０ｄＢ。它的基本部分包含：
模数转换器、数模转换器、ＤＳＰ、ＭＩＤＩ合成器放大器、
游戏杆控制等闭。从声卡的结构看，它包含了一些数据
采集卡的基本部分，因此通过编写程序是可以实现一
些简单的测试功能的。由于声卡主要用于音频信号的
采集，其可以处理的输入信号频率范围必定是处于音
频范围内的交流信号。然在很多场合我们所测的是直