声音采集系统设计与实现

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1、声音采集系统设计与实现：利用声卡数字信号处理(DigitalSignalProcessing，简称DSP)技术和虚拟仪器（VirtualInstruments，简种VI）技术，通过在LabVieanyadvantage,forexample:Realizeeasily,friendlyinterface,stableperformance,driverupgradeconvenience,etc.　　KeyentsLabVieono)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

2、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，采样频率不同，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、频率、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。相应的声音信号回放过程为：把处理好的数据送到

3、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（LineOut）送到音箱等设备转换为声波。　　依照声音信号输入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入插孔MicIn和LineIn，分别支持麦克风声音源输入和其他设备的声音源输入（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输入，会对采集到的数据放大，同时容易引入噪声且

4、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。为匹配输入信号电平与声卡规定的最大输入电平，特在在声卡输入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LabVie波形音频格式输出的信号质量最好，所以本文使用该格式对信号进行数字化处理。数据采集过程分三步：配置声

5、卡、采样、释放声卡。本文根据主流声卡的性能指标，默认设置采样频率为44.1khz，采样位数为16位，采样方式为单声道。　　3.3信号处理和分析　　信号分析模块从信号采集模块获得数据，对全部数据进行时域和频域分析并显示相应的时域图和频域图。通常情况下，在获取到一个信号后，往往要对信号进行一系列的分析，从而获得信号中的有用的信息。分析一个信号，一般也是从输入信号中提取有用信息开始的，再对信号进行时域或频域上的分心。为达到这一目的，本模块包含了信号时域参数的测量，信号幅度相位、功率等参数。重新做增强的数据保存工作

6、，以便做进一步的数据分析。使用LabVie].北京:清华大学出版社,2008.10.　　[2]李念强.数据采集技术与系统设计[M].北京:机械工业出版社,2009.5.　　简介　　张红（1982-），男，山西忻州人，助教，主要研究方向：电子测量技术与仪器。　　李佩（1981-），女（汉），山西运城人，讲师，主要研究方向：电子测量技术与仪器。　　李新娥，（1971-），女，山西大同人，副教授，中北大学在读博士，研究方向：动态测试，传感器技术、电磁屏蔽技术、校准技术。