2009_基于labview的音频信号频谱测试系统的研究与实现new

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1、广东工业大学硕士学位论文基于LabVIEW的音频信号频谱测试系统的研究与实现姓名：陈公兴申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：谷刚20090501摘要虚拟仪器的出现是仪器发展史上的重大变革，对科学技术的发展和工业生产产生了重要的影响。虚拟仪器是仪器发展的最新方向之一，已成为信息技术的一个重要领域。因此，引入到音频信号检测和分析系统的虚拟仪器技术研究具有切实可行的实际意义。随着计算机和软件技术的发展，虚拟仪器正在逐渐成为测试领域的方向。为此，本文讲述了以美国国家仪器公司的虚拟仪器平台LabVIEW软件为开发平台，配以必

2、要的麦克风传感器、信号调理器BNC．2120和PCI6221数据采集卡等硬件组成的便携式测试系统，同时采用虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW构建的音频信号频谱测试系统，减少了测试过程中的硬件设备，节约了仪器成本，解决了传统仪器的频繁使用，损坏现象较为严重的问题，同样实现了对音频信号的实时采集、处理、分析和显示的目的。首先，本文论述了虚拟仪器的发展、虚拟仪器的特点及其研究现状和发展趋势，并指出了基于虚拟仪器的音频信号频谱测试系统研究的重要性。同时详细介绍了虚拟仪器及其代表性软件LabVIEW和虚拟仪器的构建方法。其次，讨论了音频信

3、号的时域处理、分析，相关函数及其处理方法。利用LabVIEW软件仿真时域信号和频域信号，进行波形分析。同时，在时-频域里，利用傅立叶变换的原理及方法，频谱分析技术，加窗技术和滤波技术对音频信号进行采集和控制，处理和分析，显示和存储，从而频谱分析和图形显示。频谱分析在生产实践与科学研究中得到了日益广泛的应用。最后，应用基于LabVIEW的虚拟仪器的构建方法，搭建和开发了音频信号频谱测试系统，并与传统音频频谱仪所测得的频谱进行比较。系统的研发成功，能极大地提高了频谱测试的效率，保证了测试系统的准确性、稳定性及安全性，且具有成本低廉和开

4、发周期较短的特点，对设计和研发类似测试系统具有一定的推广价值。同时，本文给出了系统软硬件的设计方案，做出了可行的解决方案。关键词：虚拟仪器；LabVIEW；音频信号；频谱测试广东工业大学硕士学位论文AbstractVirtualInstrumentappearanceistherevolutionoftheinstrumentfield，hasmadegreatinfluenceonthedevelopmentoftechnologyandtheproductionofindustry．VirtualInstrumentisthe

5、latestdevelopmentorientationofinstruments，ithasbecometheimportantfieldofinformationtechnology．Withthedevelopmentofcomputerandsoftware，virtualinstrumenthasbecomeonedirectionofmeasurementfields．Therefore，thepaperresearchestheportabletestsystemcomposedbyLaboratoryVirtual

6、InstrumentWorkbench(LabVIEW)andsomenecessaryhardwaresuchasmicrophonesensor，BNC·2120signalconditioningdeviceandPCI6221DAQcard．Real-timedataacquisitionandanalysiscanbeachievedbyaudiosignalspectrumtestsystem．Atthesametime，theequipmentswillbereducedwiththegraphicprogramma

7、blelanguageLabVIEW．Itcansavethecostofequipment，sovethemoreseriousproblemthattraditionalinstrumentsareusedfrequentlySOthatdamagephenomenonismoreserious．First，thepaperdiscussesthedevelopment，thecharacteristic，theresearchstatusandthedevelopmenttrendofvirtualinstrument，po

8、intsouttheimportanceoftheresearchforaudiosignalspectrumtestsystembasedonvirtualinstrument．Atthesametime，itintroducesvirtuali