基于声卡的LabVIEW数据采集与分析系统设计

周爱军1，马海瑞2

(1. 海军大连舰艇学院 装备系统与自动化系，辽宁 大连 116018；

2. 海军大连舰艇学院 研究生2队，辽宁 大连 116018)

摘 要：利用声卡DSP技术和LabVIEW多线程技术，提出了一种基于声卡的数据采集与分析的廉价设计方案，具有实现简单、界面友好、性能稳定可靠等优点。在LabVIEW环境中实现了音频信号的采集分析及数据存盘重载。PC上配置多块声卡即可构成实时、高信噪比的多通道数据采集系统。可以推广到语音识别、环境噪声监测和实验室测量等多种领域，应用前景广阔。 关键词：声卡；数据采集；信号分析；LabVIEW；多线程

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：

Sound card based Data Acquisition and Analysis System in LabVIEW

ZHOU Ai-jun 1，MA Hai-rui 2

(1. Dept. of Equip System and Automation, Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China；

2. Postgraduate Team 2 of Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China)

Abstract：Based on DSP technology and LabVIEW multithreading, this paper brings forward a low price solution of sound card based data acquisition and analysis system, with its advantages of easy implementation, friendly interface and steady performance. In the range of voice frequency，data saving and overloading is successful in LabVIEW. If more sound cards configured in a PC, it’s feasible to build a multi-channel real-time DAQ system with high SNR. With broad application prospect, this solution can be extended to the field of speech recognition, ambient noise monitoring and laboratory measurement etc. Key words：sound card；data acquisition；signal analysis；LabVIEW；Multithreading

目前市售的数据采集卡都包含了完整的数据采集电路和计算机接口电路，但其价格与性能基本成正比，一般比较昂贵。随着DSP(数字信号处理)技术走向成熟，PC声卡本身就成为一个优秀的数据采集系统，它同时具有A/D和D/A转换功能，不仅价格低廉，而且兼容性好、性能稳定、灵活通用、软件特别是驱动程序升级方便。ISA总线向PCI总线的过渡，解决了以往声卡与系统交换数据的瓶颈问题，同时也充分发挥了DSP芯片的性能。而且声卡用DMA(直接内存读取)方式传送数据，极大地降低了CPU占用率。一般声卡16位的A/D转换精度，比通常12位A/D卡的精度高，这对于许多工程测量和科学实验来说都是足够高的，其价格却比后者便宜得多。

如果利用声卡作为数据采集设备，可以组成一个低成本高性能的数据采集与分析系统。当然，它只适合采集音频域的信号，即输入信号频率必须处于20~20000Hz的音频范围内。如果需要处理直流或缓变信号，则需要其他技术的配合。

1 LabVIEW简介

LabVIEW是美国NI公司具有革命性的图形化虚拟仪器开发环境，是业界领先的测试、测量和控制系统的开发工具。它内置信号采集、测量分析与数据显示功能，集开发、调试、运行于一体，不仅提供了几乎所有经典的信号处理函数和大量现代的高级信号分析工具，而且LabVIEW虚拟仪器程序(Virtual Instrument，简称VI)可以非常容易的与各种数据采集硬件、以太网系统无缝集成，与各种主流

的现场总线通信以及与大多数通用数据库链接。“软件就是仪器”反映了其虚拟仪器技术的本质特征[1]。

LabVIEW 7.0版本增加的Express技术，简化了测试测量应用系统的开发进程，其灵活的交互式VI易与各种范围的I/O信号连接，用户甚至只需点击鼠标配置应用系统，即可完成搭建工作并开始运行。通过简单地修改Express VI的配置，可以快速反复地修改应用程序以适应新的测试测量需求。

2 声卡工作原理及性能指标

声音的本质是一种波，表现为振幅、频率、相位等物理量的连续性变化。声卡作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功能就是将所获取的模拟音频信号转换为数字信号，经过DSP音效芯片的处