基于LabVIEW的噪声采集器设计

贾峰 郭勇 董翰川 蔚俊刚

成都理工大学信息科学与技术学院电子信息工程研究室，四川，成都 610059

基于LabVIEW的噪声采集器设计

贾峰 郭勇 董翰川 蔚俊刚

成都理工大学信息科学与技术学院电子信息工程研究室，四川，成都 610059

LabVIEW；噪声采集；声卡

LabVIEW是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境，被视为数据采集和仪器控制软件的一个标准。它提供很多外观和实际仪器十分相似的控件，可用来创建友好的用户界面，软件代码用的是图形化代码即G（Graphic）语言。软件尽可能地利用科学家和工程技术人员所熟悉的专业术语和图表编写程序，使用LabVIEW大大缩减了程序编写时间，提高了开发效率[1]。

1 虚拟仪器

虚拟仪器，是模拟现实世界中的仪器，功能类似于传统仪器。虚拟仪器也一个按照仪器需求组织起来的数据采集系统[3]，包含数字信号的处理和数据的采集。数据采集系统的组成框图如图1所示：

图1 数据采集系统

该设计即是一个简单的数据采集系统，以噪声为采集信号，以声卡为数据采集设备，通过频谱测量对采集的噪声信号进行相位谱分析和功率谱分析，以LabVIEW为开发平台实现噪声采集器的设计。

2 硬件部分

该系统的硬件采用计算机的声卡作为采集设备，噪声信号通过声卡的麦克口传送到声卡，再由LabVIEW进行数据分析和处理[5]。若环境噪声信号幅值过大，需要加一信号衰减器，将信号幅值降低到声卡所能接受的范围内。由于此设计为简单噪音的采集，一般情况下噪声信号不会超过声卡的最大负荷，故采用普通声卡作为采集设备即可。

图2 软件设计总框图[6]

3 采集器软件详细设计

3.1 软件总体设计框图，见图2。

3.2 软件成果

软件成果如图3所示。

采集器前面板包括四大部分：五个按键、采集参数设置、回放参数设置和采集波形、分析波形、回放波形显示。五个按键分别是开始采集、停止采集、回放、停止回放和退出系统。采集参数设子包括采样率、每通道采样数、采集时长等。回放参数设置部分包括音量大小设置、回放进度、是否正在回放指示灯等。波形部分显示采集的波形、回放的波形和数据分析的波形。

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图3 系统用户界面

下面对软件的开发过程加以详细说明。

3.3 数据采集和数据处理部分

声音的采集部分程序如图4所示。

图4 数据采集程序框图

Sound Input Configure.vi配置声音输入设备，采集数据并将数据发送到缓存，这里每通道采样数设为10k，采样率设为22050，通道数2，每采样比特数16。Sound Input Start.vi开始从设备上采集数据。Sound Input Read.vi放置于While循环内，以便从声音输入设备连续读取数据并通过波形控件显示出来，这里每通道采样数也设为10k。Sound Input Stop.vi停止从输入设备采集数据。Sound Input Clear.vi清空缓存，将任务返回至默认的默认的未配置状态，并释放与任务相关的资源。此外，还调用了两个Get Time/Date in Seconds. vi，分别放置于While循环外面和里面，完成采集数据时长。

数据处理部分则使用频谱测量快速函数，分别配置为功率谱测量和幅值测量，相位部分选择了相位展开和转换为度选项。两个波形图显示功率谱和相位谱信息。

3.4 数据存储部分

数据存储部分程序如图5所示。

图5 数据存储程序框图

对采集的声音数据采用.wav格式写入保存。文件对话框函数用于显示对话框来确定文件路径或目录。Sound File Write Open.vi打开一个用于读取的.wav格式的文件，或创建一个新的.wav格式文件，手动选择多态vi实例为“写入”。Sound File Write.vi置于While循环内将来自波形或波形数组的数据连续写入到.wav文件。另外，在循环写入.wav文件过程中为了数据的覆盖，要将文件引用句柄设置在上次写入的末尾，这里将Sound File Write Open. vi的文件引用句柄在循环结构的连接点设置为移位寄存器。Sound File Close.vi关闭一个.wav文件。

3.5 数据回放

将采集的声音数据保存在.wav文件中后，可以实现声音信息的回放。数据回放程序框图如图6所示。

图6 数据回放程序框图

数据回放部分既显示存储的声音波形，又播放采集的声音。文件对话框函数显示对话框确定需要回放的波形文件。Sound File Info.vi获取声音文件的信息，如文件存放路径、采样总数、声音格式。Sound File Read Open.vi打开一个用于读取的声音文件，手动选择多态实例为“读取”。Sound Output Configure.vi配置生成数据的声音输出设备。Sound File Read.vi读取.wav格式的声音文件，以波形方式显示出来。Sound Output Set Volume.vi设置声音的输出音量。Sound Output Write.vi将声音写入到输出设备。通过时间差和系统进度条显示回放进度。

4 结语

该设计介绍了噪声采集器的设计，借助LabVIEW软件实现，对采集数据进行波形显示、存储及回放，数据以.wav格式存储。图3为实地噪声采集的效果，该采集器对人类生存环境噪声的采集提供一定的依据[4]。

[1]Jeffrey Travis, Jim Kring. LabVIEWf or Everyone GraphicaPl rogramminMg ade Easy and Fun Third Edition[M]. 北京：电子工业出版社，2008.

[2]董翰川，郭勇，李文杰. LabVIEW串口通信在数据采集中的应用[J].微型机与应用，2011，12(23):63.

[3]阮奇桢.我和LabVIEW—一个NI工程师的十年编程经验[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2009.

[4]朱红林. 基于LabVIEW的虚拟示波器的设计[J]. 电子工程师，2006，32（11），17-19.

[5]徐晓东. LabVIEW8.5常用功能与编程实例精讲[M]. 北京：电子工业出版社，2009.

[6]贾峰，郭勇，董翰川.基于LabVIEW的虚拟录音机设计[J].计算机与信息技术，2012（1）：11-12.

TP311

A

贾峰(1983--)，男，硕士，通信与信息系统专业，研究方向：移动通信技术。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.12.079