使用LabVIEW和工业标准计算机简化音频测量

2010-06-21 21:41:04来源: 美国国家仪器有限公司 关键字:LabVIEW  音频测量

  概览

  音频测量是要求最高的任务之一,它需要高质量的信号采集复杂的换算、深入的分析以及多种图形化表示。虚拟仪器为定制音频测量应用提供了新的可能性。利用工业标准计算机的强大性能和LabVIEW的灵活性,您可以完成自定义的音频测量。本文描述了如何使用LabVIEW以及声音与振动工具包对音频数据进行采集、分析与显示。我们将会演示最常见的测量以及在音频测量过程中完成多个任务的LabVIEW代码。

  介绍

  世界上第一次尝试对音频信号的测量发生在1627年,Francis Bacon试图测量开放空间中声音的速度1。虽然他的想法很好,但是由于技术上的局限性,他没有能够得到有效的测量结果。现在,我们使用软件和硬件能够分析包括速度在内的声音信号的许多特性。诸如 LabVIEW等编程软件让我们能够在短时间内,利用易用、强大的功能开发复杂的测量应用。本文描述了开发提供更高性能和可扩展性音频系统的步骤。系统将基于LabVIEW工业标准测量软件进行开发。

基于LabVIEW工业标准测量软件进行开发

  现代音频测量是数字测量系统要求最高的任务之一。要成功完成音频测量,软件必须能够完成多个任务(例如数据换算、滤波、分析与可视化)。从采集数据到显示数据,LabVIEW具有确保精确测量的灵活性与模块性。NI提供了为简化声音与振动测量而设计的工具包来扩展LabVIEW功能。NI硬件与软件能够无缝整合在一起,从而替换了大量箱式仪器,并且提供了更多功能自定义的空间。

  下一小节对音频测量中的常见任务进行了一般性解释。本文中的实例使用LabVIEW开发系统专业版或开发系统完整版开发,其中部分使用 LabVIEW声音与振动工具包。这些实例可以方便地整合到定制的音频测量系统中。
数据采集、换算与加权

  大多数测量系统都包含按照一定物理现象产生电子信号的传感器。测量这些电子信号并将它们输入到计算机进行处理的过程成为数据采集。例如音频等动态信号需要使用高分辨率和高动态范围的数字化设备。NI 4461设备提供了24位模数转换(ADCs)以及24位数模转换(DACs),可以同步采集并产生带宽从直流到92kHz的模拟信号以确保高分辨率的测量结果。图1是一个LabVIEW VI的程序框图和部分前面板,它在一台PXI系统中使用17块4461设备进行同步数据采集。当使用多PXI机箱系统的时候,同步通道数可达到1000以上。采集到的数据绘制在图表中。

以每采样24位的精度对112个通道进行同步采样和绘图

图1:以每采样24位的精度对112个通道进行同步采样和绘图。

  信号换算

  LabVIEW声音和振动工具包(SVT)提供了上层封装VI,以合适的单位显示数据,包括以工程单位表示的时域数据和以分贝为单位的频域数据等等。然而,使用数据采集设备采集到的数值往往与传感器的输出电压呈线性关系,原始数据通常是以电压为单位进行表示。信号换算是将电压数值转换为正确的工程单位的过程。SVS Scale Voltage to EU.vi提供了将电压信号变换为例如帕斯卡、g、m/s²等单位的简单方法。换算VI是来自数字化仪的原始数据与正在使用的麦克风或传感器相关的有用数值之间的桥梁。图2给出了使用SVT表示数据的VI,它使用合适的单位范围表示对应于实际观察到的物理现象的数值。

使用LabVIEW声音与振动工具包将原始数据换算为合适的工程单位
图2:使用LabVIEW声音与振动工具包将原始数据换算为合适的工程单位。

  为了得到信号的精确换算,需要对系统进行标定。在被测数值与标准数值之间存在已知关系时,可以进行标定。在音频测量系统中,标定过程需要一个已知数值的外部声音源,它通常来自活塞发声器或声学标定器。SVT提供了标定VI,它能够确保整个测量系统的精度。

[1] [2] [3] [4]

关键字:LabVIEW  音频测量

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2010/0621/article_1288.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:基于虚拟仪器技术的引信软件安全性测试系统
下一篇:LabVIEW在暖通空调数据采集控制系统的应用

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
LabVIEW
音频测量

小广播

独家专题更多

东芝在线展会——芯科技智社会创未来
东芝在线展会——芯科技智社会创未来
2017东芝PCIM在线展会
2017东芝PCIM在线展会
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved