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时间:2017-12-23
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1、附件1中国计量学院开放实验项目申请表项目名称一种基于声卡和MATLAB的信号采集和分析系统的研制申请人王颖专业班级09测控3班联系电话13516770236开放实验项目类型(√)程序开发类()人文创新实践类()实物制作类项目开展所在实验室名称及地址光电传感技术实验室仰仪北楼205实验室负责人孔明项目组成员姓名班级项目分工联系电话刘云飞09测控3班数据分析系统设计13516722925王俊逸09测控3班数据采集分析界面设计13516707146杨宵09测控3班系统测试13516722092指导教师姓名职称部门专业领域联系电话陈爱军讲师计测学院信号分析与处理136057
2、03099研究时间2011年6月1日——2012年5月31日实验室意见主任签字:年月日所在学院、部门意见签章:年月日学校审核意见签章:年月日—-12-—项目可行性方案一、项目研究意义及其在学生专业能力培养中的作用声卡同时具有A/D和D/A转换功能,将该卡作为数据采集的A/D转换装置无疑是一个经济而又方便的选择。文献[1]利用soundblaster声卡在windows环境下成功地开发了一个数据采集系统,但该系统的功能由于受编程语言的限制,其数据分析与处理的功能非常有限。例如,为了对所采集的数据进行功率谱分析,则需要用户以VB或C语言来编写功率谱分析的子程序,这显然增
3、加了开发以声卡为数据采集硬件的数据采集系统的难度,并且也极不利于分析功能的进一步扩展。MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件,它的信号处理与分析工具箱为动态数据分析提供了十分丰富的函数,利用这些函数可以快捷而又方便地完成动态数据分析。而它的数据采集工具箱(DAQToolbox)为在MATLAB中实现数据采集提供十分方便的数据采集函数。在MATLAB环境中,利用这些函数可以快捷地构造出数据采集系统,实现对外部物理世界和生产过程信号的实时信号采集。由该系统采集的物理信号可以作为变量直接存入MATLAB的工作空间,也可以作为数据文件直接写入数据文件。对
4、存入MATLAB工作空间的物理信号变量,利用MATLAB中信号处理与分析工具箱的信号分析处理函数,而无需对大量的常用信号处理算法进行编程,即可方便快捷地完成对信号的动态分析。在设计的基础上,通过进一步的MATLAB编程或硬件上的改进和扩展,可以实现一些常规仪器设备不能产生的信号,这在实际应用中具有广泛的推广应用前景。另外,用话筒和PC机声卡实现语音信号采集,用PC机和MATLAB构成语音信号分析处理的软硬件环境,是一个廉价而且性能优越的系统,是语音数字处理领域科学研究,特别是非实时处理及教育教学的优秀方案,值得推广。这个项目不但可以培养学生动手操作实验的能力,还能在
5、一定程度上加深对信号分析的了解,以及对MATLAB软件的熟练操作和编程。二、项目研究目标一般的声卡都可以实现双通道、16位、采样率44kHz的模数和数模转换,完成数据采集。对许多物理试验和工程测量来说,其量化精度和采样率是足够的,甚至优于目前常用数据采集卡的性能.Matlab是MathWorks—-12-—公司推出的一种面向工程和科学运算的交互式计算软件,它提供了基于矩阵数据结构的科学计算、绘图、仿真、信号处理和分析等功能.其5.3及以上版本中含有数据采集工具箱,提供了对硬件数据采集卡的强有力的支持,如声卡、串并接口以及其他数据采集设备如美国国家仪器接口板等.这样便
6、可以用Matlab结合声卡组成一个方便而性能优越的数据采集系统[4-7]。由于硬件部分采用现成的计算机声卡,整个系统的开发时间可以节省很多,因此,主要的工作就是使用Matlab编写相应的数据获取软件部分。在MATLAB环境下,利用Daqtoolbox和图形用户接口建立基于声卡的虚拟仪器是可行的,该虚拟仪器的硬件价格便宜,由于笔记本电脑都配置声卡,这样在笔记本电脑中无需添加任何硬件。可构造出一个双通道实用虚拟仪器,其分析功能可以按实际需要进一步扩充。由于MATLAB中含有许多的信号分析和统计分析函数,对从声卡采集到的数据可以作更多的分析处理,以适应各种信号分析的实际需
7、要。声卡不仅提供A/D转换的功能,同时还具备D/A输出功能,因此,利用声卡还可以形成闭环控制回路,实现对过程的实时控制。三、项目主要内容、难点、创新点数据采集系统的主要任务是对生产或试验现场的各种参数做模拟量到计算机可接受的数字序列的变换,然后送入计算机,针对不同的需要由计算机做相应的计算和处理,得到期望的数据。目前市面上的数据采集卡一般都包含了完整的数据采集电路和与计算机的接口电路,其价格是与性能成正比的,可以说比较昂贵。信号采集是将预处理以后的模拟电信号转变为数字信号,存到指定的地方。核心器件是A/D转换器,其技术参数主要有分辨率和转换时间两项:分辨率是用来
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