基于LabVIEW的音频信号采集分析虚拟实验系统设计.pdf
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2023-07-04
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基于ＬａｂＶＩＥＷ的音频信号采集分析虚拟实验系统设计
摘 要
近年来，虚拟仪器正逐步走进国内高校理工科课堂和实验室，越
来越多的高校与美国ＮＩ（Ｎａｔｉｏｎａｌ
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）公司合作，投入几十万
甚至几百万元购置虚拟仪器产品来组建虚拟实验室。开发者利用ＮＩ公
司提供的虚拟仪器开发平台ＬａｂＶＩＥＷ（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
Ｖｉｒｔｕａｌ
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）设计出适合专业特点的虚拟仿真实验。
目前ＮＩ公司所提供数据采集设备性能好，但是价格昂贵，构建虚
拟实验系统成本偏高。ＰＣ机声卡具备数据传输和Ａ／Ｄ转换功能，若能
在虚拟实验系统的建设过程中利用普通声卡进行信号采集，不仅使构
建过程变得简单易行，而且大大降低了建设成本。基于上述分析，本
文在ＬａｂＶＩＥＷ平台上设计开发了采用ＰＣ机普通声卡作为数据采集设
备进行音频信号采集分析的虚拟实验系统，并在理工科典型信号分析
实验中进行了应用。
本文主要研究工作包括以下三个方面：
（１）提出了采用声卡作为数据采集设备构建虚拟实验系统的设想。通过
对一些高校传统实验教学方案的调研，分析了由声卡组建虚拟实验
系统的必要性和可行性。
（２）构建了基于ＬａｂＶＩＥＷ的音频信号采集分析虚拟实验系统。基于
ＬａｂＶＩＥＷ平台设计开发了音频信号采集分析系统，具有信号采集、
分析、波形显示、存储以及数据文件再调用分析等功能。
（３）研究了系统构建中的关键问题。信号采集是整个系统数据分析的基
础。针对普通ＰＣ机声卡无法在ＬａｂＶＩＥＷ中被实时调用的难题，
提出了采用ＣＩＮ节点调用法实现对声卡信号数据的实时采集。
关键词：虚拟仪器；ＬａｂＶＩＥＷ．数据采集；ＣＩＮ；ＣＬＦ；
本文受到安徽师范大学自然科学研究课题“网络环境下虚拟实验系
统在实验教学中的应用研究”（２００５Ｂｚｘｌ５）的资助
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