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1、第29卷西南石油大学学报Vo.l292007年11月JournalofSouthwestPetroleumUniversityNov2007文章编号:1000-2634(2007)-11-0158-03*基于虚拟仪器的环境噪声实时监测系统研究雷华春,廖浩德(西南石油大学计算机科学学院,四川成都610500)摘要:在LabWindows/CVI环境下,基于虚拟仪器技术,借助普通计算机声卡,使用Windows低级音频服务,利用噪声的时间特性对噪声进行采集,保存采样数据,并以直观形式显示噪声的时间分布和声压级。系统通过滤波器对噪
2、声的频域数据进行滤波处理,达到了人们对环境噪声进行监测和分析的目的,可十分方便地应用在油气管道泄漏噪声监测等实际系统中。关键词:虚拟仪器;数据采集;声卡编程;低级音频服务中图分类号:TP311.5文献标识码:A用程序直接与驱动程序通讯,方便对声音录制、播放1噪声处理及其意义的过程以及采样数据进行灵活的控制与处理,克服了MCI函数所遇到的实时性问题。噪声实时监测系统对特定的区域进行有效监采用声卡制作的数据采集系统适合于任何一台测,可提高石油油气管道监测部门的工作效率,便于装有声卡的计算机,具有方便、稳定、廉价、精度高等管理部
3、门及时了解噪声情况,进而分析并采取相应优点,不仅适用于环境噪声监测,而且适用于机械振的措施。动、故障检测、油气管道泄漏噪声监测等领域的动态噪声是无规则的声音信号,其频率、振幅、相位信号采集,进而进行各种分析研究。等参数是随机的,无法精确地描述。但是噪声的能量分布主要集中在某些频段,通过噪声的频谱分析,2虚拟仪器技术可以对它量化并进行分析。通过连接到计算机上的麦克风等设备将噪声信号转换成电信号,再通过多美国国家仪器(NI)公司于20世纪80年代中期媒体计算机上的声卡将变化的电信号转换成数字信首先提出/软件就是仪器0的概念。虚
4、拟仪器(Vir-号,输入计算机进行处理。声卡是一个A/D转换tualInstrument)是指以微型计算机为核心,将微机和器,可将模拟的电信号转换成数字信号。根据采样测量系统融于一体,用计算机软件代替传统仪器的定律,采样频率大于信号原始频率的两倍,即可通过某些硬件的功能,用计算机的显示器代替传统仪器[1]采样后的离散信号唯一确定或恢复原始信号。物理面板的测量仪器。多媒体计算机中,音频信息是多媒体信息中的软件是虚拟仪器的核心,由应用程序和相关的[2]基本信息之一,Windows提供了不同类型和级别的驱动程序组成。应用程序是将
5、可选硬件与相关软音频服务,高级音频服务通过调用MCI(MediaCon-件结合起来的测量程序,实现仪器模块之间的通讯。trolInterface)函数实现音频的录制和播放。MCI包驱动程序是控制各种硬件接口并且连接计算机和采含一组与设备无关的控制命令,是一种访问多媒体集设备的程序,一般由采集设备的供应商提供。一设备的高层次方法,但是在在录制和播放过程中无般说来,可供选择的虚拟仪器应用软件的开发工具法访问内存中的采样数据,缺乏灵活性,不适合实时很多,既包括VB、VC等常用的编程语言,也包括使性要求较高的场合(如波形分析,实时
6、控制)。使用用NI等公司的专用编程平台,如LabView和Lab-低级音频服务可以编写高效的声音处理程序,使应Windows/CVI等。*收稿日期:2007-09-30作者简介:雷华春(1984-),男(汉族),四川广安人,软件工程专业2003级本科生。2007-11雷华春等:基于虚拟仪器的环境噪声实时监测系统研究159[6]硬件是虚拟仪器的基础,主要完成被测信号的器。实际上,本系统中对声卡的操作是通过仪器文调理、数据采集、存储、模/数转换和输入输出等工件执行的,使用时只需传递必要的声卡配置信息,包作,由计算机、接口设备和
7、采集硬件构成。计算机是括采样频率、采样位数、采样通道数,就可以控制声卡PC机或工作站。接口设备即信号调理部分,主要完进行数据采集。监测系统软件结构如图1所示。成输入信号的采集放大和模/数转换。采集硬件是种类繁多的数据采集设备。表1噪声监测系统功能需求表虚拟仪器系统的关键部件是数据采集模块,它序号功能描述负责被测信号的采集,其性能的好坏直接关系到测1配置声卡接口,包括设置采样率、采样精度、通道数等量的准确性和虚拟仪器软件处理数据的难易度。一2高效采集噪声数据,实时显示时间-幅度图和声压级般把采集模块分为示波型数据采集模块和采
8、集卡型噪声数据保存在自定义WAVE文件中,保存采集开始/3[3]完成时间、采样地点、监测人员姓名等监测信息数据采集模块。示波型数据采集模块功能强大,噪声数据文件名自动生成,文件名由数据采集的开始时采样率高,能够采集变化很快的高频信号,但价格昂4间组成贵。采集卡型数据采集模块结构简单,价格便宜,通对噪声的
