信号采集分析范文

信号采集分析范文（精选9篇）

信号采集分析 第1篇

由于光栅测量系统具有低惯量、低噪声、高分辨率和高精度的优点,因而常用于高精度的数字信号检测系统中[1]。光栅信号检测系统的组成一般如图1所示。

为便于使用,市场上的光栅尺[2]一般都已将前三部分做在一起,有的还在内部作了一定的细分电路。光栅输出的信号一般为TTL电平信号。为了提高抗干扰能力和传输距离,有些光栅输出符合RS422总线标准的差分信号,对于这种信号,可以采用专用的RS422总线接收器或高速光耦转成TTL电平信号,从而也可把这种信号光栅信号分为A、B两路,这两路信号在相位上相差90度,是一种正交信号,如图2所示。

光栅信号的采集一般要经过细分、鉴相、计数及锁存,最终实现与微机的对接。本文首先对光栅信号的采集进行了分析,在介绍两种常用细分与鉴相电路结构的基础上,提出了一种改进结构;然后将该结构在PLD/FPGA上加以实现;最后对实验结果进行了分析。

2 光栅信号采集的分析

2.1 细分与鉴相

对于光栅信号的采集,首先要进行细分与鉴相,这也是采集电路最关键的部分。细分的方法很多,本文主要针对四个细分结构展开讨论。鉴相电路的输出形式取决于所用的计数器接口。通常采用两种,一种如图3所示:第1路信号在正向时输出计数脉冲,在反向时输出方向信号,第2路正好相反;另一种如图4所示:第1路只用来输出方向信号,第2路只用来输出计数脉冲。本文主要对采用后一种输出形式的鉴相电路展开讨论。下面讨论一下细分与鉴相电路常用的几种结构。

1)结构一:硬件微分式细分与鉴相电路(如图5所示)

该结构中引入了微分电路,其主要作用是通过信号中上升沿的触发,产生尖顶脉冲信号,将该信号作为计数脉冲。该结构中的逻辑电路一般由逻辑门电路组成。由于逻辑门电路默认的高电平范围在2.5伏以上,所以,在一定程度上可以消除尖顶脉冲的尖顶,起到一定的整形作用,但实际效果往往并不理想。在使用过程中一般要在微分电路后面加上整形电路,将尖顶脉冲整成标准的TTL脉冲,以确保后面计数器的可靠工作,如图6。逻辑电路部分主要用于鉴相,同时用于计数脉冲的输出,其逻辑结构将根据输出形式而定。

该结构的细分与鉴相电路,采用的元器件较多,整体的可靠性不高,占用的空间也较大。同时,由于微分电路后面整形电路的延时较大,该结构所能接受的光栅信号的频率不高。

2)结构二:D触发器式细分与鉴相电路(如图7所示)

本结构与结构一最大的不同是采用了单稳态D触发器来代替硬件微分电路。其工作原理如下。

(1)细分的实现

用D1跟踪A路信号的状态,D2跟踪B路信号的状态,D3判别方向。A信号与D1储存的状态进行比较,比较的结果作为D1的CLK信号;B信号与D2储存的状态进行比较,比较的结果作为D2的CLK信号;两者比较的结果再通过或门OR1输出,作为计数脉冲并作为D3的CLK信号。

它的逻辑关系表达式为:(A<>D1.Q)or(B<>D2.Q);

(2)鉴相的实现

有一种方法直接采用一个D触发器。其原理如下:根据上升沿触发D触发器的工作特点将A、B两路信号分别接D触发器的时钟端和信号端。对应于A超前于B和A滞后于B两种状态,即正反两种状态,Q端分别输出低电平和高电平(如图8),该电平信号将作为方向信号。

对应图2所示的光栅信号,该方法输出的结果如图9所示。

光栅在1处换向,而D触发器在3处才识别出这种变化。对于上升沿2,是按正向计数统计的,计数器最终将产生2δ的误差,即2个计数脉冲的误差,这在高精度的光栅测量系统中显然是不允许的。

而图7所示的电路便很好的解决了这一问题。它在每一个计数脉冲到来的时候都要判断一次方向信号,并通过D3保存起来。它的逻辑表达式如下:

图10是本文采用这种结构在ispLever中得到的仿真结果,在2处,方向信号显然已经发生翻转。

图7所示的电路正常工作是需要一定条件的:

条件1:在D3的CLK信号来临之前,其输入端的方向信号必须已经建立起来。可用下面的公式加以描述:

其中,Max(:,:)代表两者中较大的一个,TXOR1代表异或门XOR1的硬件延时,依此类推。

条件2:计数脉冲的宽度必须大于等于计数器正常计数所需的计数脉冲的宽度,且方向信号必须在计数脉冲之前到达计数器。计数脉冲的宽度可以用下式加以描述:

TP=TXOR1+TD1或者TP=TXOR2+TD2

其中TP代表计数脉冲的宽度;TD1代表D触发器D1的延时。

如果不满足上述条件,则需用相应的辅助硬件进行调整。

结构二与结构一相比,采用了单稳态D触发器来代替硬件微分电路,其所用的元器件大为减少,可靠性也得到一定程度的提高。由于D触发器本身的延迟并不是很大,光栅信号的输入频率可以做得比较高。

3)结构三:改进的滤波式细分与鉴相电路

如果光栅信号中夹杂着一定的高频干扰信号(如图11所示的1处),采用结构2所示的细分与鉴相电路将产生如图11所示结果:

从图11可以看出,在干扰信号的1处,计数脉冲与方向信号都发生了波动,这说明电路本身的抗干扰能力不强。为了改变这种情况我们改进了结构二,提出了如图12所示的结构三。

该结构与结构二最大不同在于,采用了外部时钟信号作为D触发器的CLK源,同时加入了滤波电路。当然这种滤波是一种数字滤波,其原理是对同一信号进行多次采样,每次采样的结果全相同才认为这个信号是可靠的,任意一次采样不成立则认为这个信号是一个干扰。比如对信号的跳变沿进行采样,采样N次,如果N次采样的结果全相同,则认为其为真正的跳变沿,任意一次采样不同,则认为其为干扰。

应用这一原理,本文采用结构三,通过在一定的外部时钟CLOCK的作用下对跳变沿采样4次,在ispLever中得到如图13所示的结果。

显然3处的干扰信号被成功的滤掉了。但图13中也存在着不少问题。首先,跳变沿的识别存在着严重的滞后现象:比如A路信号1处的上跳沿直到2处才被识别出来,这中间存在着3个时钟周期。可以推测:在一定频率的CLOCK时钟信号下,采样次数越多,滞后的时间越长。再者,B路信号4处的下跳沿和5处的上跳沿来不及识别便被滤掉了,这显然是不允许的。

这两种现象都是由滤波电路造成的。影响因素有两个:一个是采样次数,另一个是外部时钟CLOCK的频率。采样次数越少,CLOCK的频率越高,这两种现象就越不明显。单纯降低采样次数是不可取的,这会影响滤波的效果。可行的方案是提高CLOCK的频率,在条件允许的情况下,CLOCK的频率越高越好。

图14是在采样次数为3的情况下,将CLOCK的频率提高一倍得到的结果。

从图14上不难看出:1处上跳沿被识别的滞后时间缩短了;4处的下跳沿与5处的上跳沿都被很好的识别出来了。

2.2 计数器与锁存器

按计数方向分,计数器有可逆计数器与单向计数器之分。不同种类计数器的输入接口形式是不同的,一般有图3与图4两种。如采用可逆计数器如74193(4位2进制可逆计数器,有预置数功能)一般需要几片串连起来,由于其本身没有输出锁存,在与微机接口时要考虑添加锁存器。如采用单向计数器如8253,对于一路光栅信号要采用两个计数器,一个负责正向计数,一个负责反向计数,最后的计数值由两个计数器计数值的差决定,不过这样会增加微机的处理时间。锁存器的主要作用是捕获变化着的信号,便于微机准确读取。

3 光栅信号采集的PLD/FPGA实现

PLD是可编程逻辑器件(Programable Logic Device)的简称,FPGA是现场可编程门阵列(Field Programable Gate Array)的简称,两者的功能基本相同,只是实现原理略有不同,两者一般统称为可编程逻辑器件或PLD/FPGA[3,4,5,6]。

PLD能完成任何数字器件的功能,上至高性能CPU,下至简单的TTL集成电路,都可以用PLD来实现。使用PLD来开发数字电路,可以大大缩短设计时间,减少PCB面积,提高系统的可靠性。

设计任务:光栅尺与51单片机的接口。

要求:四细分、24位计数器(清零功能)、8位数据输出接口。

本文采用如图15所示的结构分别在Lattice公司的ispLSI1016和ALTERA公司的EMP7064上实现了该接口。下面简单介绍一下该接口。

细分与鉴相部分采用了上文中的结构三。CS为片选端,当CS为低电平时,地址线A1与A0、同步清零端CLR及锁存信号WR才能输入,输出三态门组才能打开。光栅信号A、B及外部时钟信号CLK不受CS的影响。24位可逆计数器采用PLD内部硬件资源搭建而成,具有同步清零功能。地址线A1、A0通过控制逻辑转化后控制多路选择开关及三态门组。整个接口的工作过程如表1所示。

图16是采用ispLSI1016采集光栅信号的原理图,图17是采用EMP7064采集光栅信号的原理图。这两块芯片目前都已经成功的通过了硬件调试。图18是在ispLever中得到的仿真结果。由于篇幅所限,本图只截取了低8位数据的输出结果(A1=0,A0=0)。

4 实验分析

本文对光栅信号的采集进行了分析与实现,实验表明使用PLD实现对光栅信号的采集,可以大大减少所用的标准器件的数目,既简化了PCB版的设计,又提高了系统的整体可靠性,同时可以方便地改变输入输出接口,灵活地实现与微机的对接。

摘要：光栅测量系统应用广泛,常用于高精度的数字信号检测系统中。本文首先分析了几种常用的光栅信号采集方案,然后针对高频干扰信号,提出了技术改进方案,最后介绍了光栅信号采集的PLD/FPGA实现。实验结果表明,使用PLD实现对光栅信号的采集,在很大程度上提高了系统的整体可靠性。

关键词：光栅,细分与鉴相,PLD/FPGA

参考文献

[1]郑堤,唐可洪.机电一体化设计基础[M].北京:机械工业出版社,1997.

[2]张百海,柴森春,贾媛媛,等.数据采集系统中光栅尺信号处理方法的研究[J].机床与液压,2003(2):118-119.

[3]黄智伟.FPGA系统设计与实践[M].北京:电子工业出版社,2005.

[4]徐淑萍,董惠,苏小会.基于FPGA的图像采集设备运动控制研究[J].微计算机信息,2008,24(8-3):274-275.

[5]赵玉刚,周维芳,白庆华,等.基于FPGA的光栅位移检测系统设计[J].机电工程技术,2008,37(4):57-59.

信号采集分析 第2篇

单片机系统采集器的信号有模拟电压信号、PWM信号和数字逻辑信号等，其中，应用较广泛的是模拟信号采集。模拟信号指的是电压和电流，采用的处理技术主要有模拟量的放大和选通、信号滤波等。因为单片机测控系统有时需要采集和控制多路参数，如果对每条路都单独采用一个较为复杂且成本较高的回路，就会对系统的校准造成较大影响，几乎不能实现。因此，可以选用多路模拟开关，方便多种情况下共用。但在选择多路模拟开关时，要注意考虑通道数量、数漏电流设计、切换速度、通导电阻、器件封装、开关参数的漂移性和每路电阻的一致性这几点。信号滤波是为了减少或消除工作过程中的噪声信号，滤波常用的有模拟滤波电路和数字滤波技术，后者在单片机系统中发展较快。

1.2随机脉冲信号采集卡的设计

随机脉冲信号采集卡的硬件组成主要有输入输出接口、单片机运行和控制、复读采集和控制、信号重放和主机接口控制这五个电路模块。该系统的`主要硬件电路包括单片机主系统中的随机脉冲放大和限幅电路、脉冲幅度、脉冲宽度测量电路、高速信号采集、存储电路以及由EPLD等构成的控制信号电路等。单片机除了负责随机脉冲信号的采集以外，还要将相关的数据与随机脉冲数据组织成一个完整的信号数据结构。

1.3单片机脉冲信号采集优化模式

单片机脉冲信号的采集应用必须要做好相关软硬件的应用、采集模式等的剖析准备工作。在硬件系统中，需要主机板与接口板设备的配合。在应用软件子系统过程中，要采用模块化分区结构，确保脉冲信号的有效采集和处理。在单片机脉冲信号采集过程中，要注重对单片机CPU的选择，确保其与接口板等设备相协调。优化编制程序结构，使其满足脉冲信号采集的需求。例如SOC单片机嵌入系统，该系统的应用效果良好，是单片微控制器设备的延伸。采集单片机脉冲信号时，需要单片微控制器的配合，才能应用多个微处理器协调接口板，实现CCL信号、信号、t信号等的应用。该模式要求单片机具有运作速度快、功耗成本低、处理效率高等特点，同时，要为软件系统的运行提供稳定的工作环境，实现单片机脉冲信号采集的优化，并确保整体系统硬件功能的正常使用。在对单片机脉冲信号采集模式进行优化设计时，要掌握硬件的运行环境。在脉冲信号采集处理过程中，要保障单片机应用系统的自检模式、加源刻度模式等各个模块的协调统一配合，保证软件系统中不同软件模块之问的正常运行，实现人机对话模式的优化。通过优化模块结构应用，实现综合运作效益的提升。通过对CCL信号的处理和对输出模块的分析，实现对周期性脉冲信号数据的收集和模拟量数据的输出。在该模式中，信号是一种随机信号，通过数字滤波技术中的中值滤波技术、加权滤波技术等的应用，获取有效、准确的数据并消除误差，提升薄层分辨能力。在系统试调中，要确保软硬件之问的有效适配，确保其调试环节的协调，满足系统各功能需求，实现对单片机脉冲信号的有效采集和处理。

2单片机脉冲信号测量

2.1单片机脉冲信号测试仪

以单片机为核心的脉冲信号参数测试仪和控制装置，具有体积小巧、便于携带、可拓展性较强的特点。例如C8051F340单片机，此种单片机具有较强大的集成模块功能，简化了硬件电路设计。该测试仪主要包括显示模块、单片机模块、按键模块、电源模块和信号调理电路模块，软件采用C51语言编程，主要由主程序、按键子程序、信号采集子程序、信号处理子程序、液晶显示程序和中断子程序等部分组成。此种单片机具有丰富的中断资源，外部中断和定时器溢出中断子程序可完成电压值、周期、频率和占空比的测量。

2.2单片机脉冲信号测量采集方法

医用听觉报警信号采集方法分析 第3篇

《YY 0709-2009医用电气设备第1~8部分: 安全通用要求并列标准:通用要求, 医用电气设备和医用电气系统中报警系统的测试和指南》标准中的一项重要内容是对听觉报警信号的特征的要求。要验证医疗器械的听觉报警系统是否符合这些要求就必须采集听觉报警信号进行分析和测试, 那么如何正确采集听觉报警信号以保证测试的准确性就成为一个重要问题。

1.听觉报警信号采集中需要注意的问题

1.1听觉报警信号采集装置的选择

采集声音常用的装置为麦克风 (又称传声器) , 它实际上是一种将声音转换成电子信号的换能器。从原理上可分为动圈式麦克风、电容式麦克风、铝带式麦克风和碳精麦克风。在选择麦克风时, 频率响应及指向性是需要着重考虑的两个问题。

频率响应:由于测试的目标听觉报警信号频率在100Hz~4000Hz之内, 考虑到测试的需要应保证麦克风在50Hz~8000Hz范围内有较为平坦的频率响应曲线。从麦克风的设计原理上看, 电容式麦克风具有更加平坦的频率响应曲线, 因此应在不同的电容式麦克风中进行选择作为测试用的采集装置。

指向性:指向性是描述麦克风对于来自不同角度声音灵敏度的一个参数, 一般常用指向性特征图 (图1) 来表示。在每个示意图中, 虚线圆形的上方代表麦克风前方, 下方则代表麦克风的后方。在听觉报警信号测试过程中, 我们需要在采集听觉报警信号的同时减低周围环境噪声的影响。因此应当选取心型指向的麦克风作为采集装置来采集听觉报警信号。

1.2频率计权的选择

在噪声控制工程中, 了为使声音的客观物理量与人耳的听觉特性相一致, 人们在声级计中设置了三条频率计权网络:A、C和Z频率计权。 由于人耳对各频段噪声的感知能力是不一样的, 对500Hz到6k Hz左右的中频最灵敏, 对低频和高频则差一些。为了模拟人耳听觉在不同频率有不同的灵敏性, 在声级计内设有一种能够模拟人耳的听觉特性, 把电信号修正为与听感近似值的网络, 这种网络叫频率计权, 其实质就是一些滤波器。

A计权

A计权是模拟人耳对声音的响应, 使电信号的中、低频段有较大的衰减。A计权滤波器覆盖频率范围为20Hz到20KHz。使用A计权的测量通常标注d B (A) , 例如LAeq, LAFmax, LAE等, A表示使用了A计权。

C计权

C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。 使用C计权的测量通常标注d B (C) , 例如LCeq, LCPeak, LCE等, C表示使用了C计权。

Z计权

Z计权是对频率范围20Hz到20KHz的水平响应, ±1.5d B, 不包括传声器响应。使用Z计权的测量通常标注d B (Z) , 例如LZeq, LZFmax, LZE等, Z表示使用了Z计权。

YY0709标准中并未明确规定进行听觉报警信号测试时应采用的频率计权模式, 且由表1可知不同的频率计权模式对所测听觉报警信号的频域特性将产生不同的影响, 因此我们应为采集装置提供多种频率计权模式以供选择。

1.3如何降低信号传输过程中的噪声影响

YY0709中对听觉报警信号的时域和频域特性有非常详细的要求, 这个工作是常规声级计无法完成的, 因此就要求我们必须要将采集到的信号传输到分析处理装置中去。而在传输的过程中模拟电信号将产生不可避免的衰减和失真。虽然可以通过控制传输过程中的环境来减少信号失真, 但由于标准中要求的时间为毫秒级的, 因此我们必须进一步想办法来对信号失真进行控制。在电学中降低信号失真的常用方法就是将模拟信号转化为数字信号进行传输。由于数字信号传输的是简单的1、0, 虽然在采样时与原信号不完全相同, 但在传输过程中是决对无损的, 所以常常更能准确地表现原信号。这里我们需要重点考虑两方面问题:

(1) 模数转换卡的采样率:采样率定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数, 它用赫兹 (Hz) 来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫采样时间, 它是采样之间的时间间隔。 通俗的讲采样频率是指从模拟信号中每秒钟采集多少个数据样本。根据香农采样定理采样频率必须大于被采样信号带宽的两倍。目标采集的最高频率为4000Hz, 因此要求模数转换卡的采样率要高于8000Hz, 实际上我们使用的采样率往往高于40000Hz, 完全可以满足测试的要求。

(2) 模数转换卡的位置:由于信号失真是在模拟信号传输时产生的, 因此我们需要在信号传输之前将模拟信号转化为数字信号才有意义 (如图3示意) 。

2.结论

从上述讨论我们可知, 在采集听觉报警信号的过程中, 传声器、频率计权模式的选择及模数转换卡采样率及位置都将对测试结果产生一定的影响, 在实际测试过程中需要注意这些问题以保证采集和测试的科学性和准确性。对于采集信号后的分析问题, 目前正在研究之中。

摘要：本文结合《YY 0709-2009医用电气设备第1-8部分:安全通用要求并列标准:通用要求, 医用电气设备和医用电气系统中报警系统的测试和指南》标准及声学相关理论, 对采集听觉报警信号的方法进行了分析, 并给出了推荐的方法。

关键词：报警系统,声音报警,高优先级,中优先级,低优先级

参考文献

[1]YY0709-2009医用电气设备第1-8部分:安全通用要求并列标准:通用要求医用电气设备和医用电气系统中报警系统的测试和指南

[2]IEC 60601-1-8:2006 Medical electrical equipment--Part 1-8:General requirements for basic safety and essential performance--Collateral standard:General requirements, tests and guidance for alarm systems in medical electrical equipment and medical electrical systems

变电站信号采集与分类 第4篇

4.遥测越限信号 5.告知信号

二、COS信号和SOE信号的区别？

COS信号：遥信变位（不带时间标记）SOE信号：事件顺序记录(sequence of event)（分辨率不大于2ms），把事件（开关或保护动作）发生的时间按先后顺序逐个记录下来，这就是事件顺序记录。

三、为什么保护出口信号和开关位置信号要设置SOE 事件顺序记录主要用来提供时间标记，以利于对电力系统的事故分析。

四、为什么要设置事故总信号，没有可以吗？ 防止开关偷跳

五．某110kV变电站主变高压侧开关发SF6二级告警，运维人员如何处理？ 1．运维人员应立即汇报当班调度员；

2．运维人员按照调度指令加强对该开关的SF6气压监视，防止出现一级告警后闭锁分合闸；

3．通知检修人员到站检查处理； 4．做好相关安全措施，带电补气。

六．某110kV变电站运行主变发过负荷告警，监控人员如何处理？ 1.监控人员应立即汇报调度；

信号采集分析 第5篇

1 电机电气信号分析技术

从目前的技术发展情况看, 针对电机的测试手段, 主要包括动态测试和静态测试两种。其中动态测试是通过对定子电流信号的采集和分析, 实现对于电机故障的判断, 即M CSA电机电流信号分析技术, 静态测试则是结合相关参数的对称性, 对电机故障进行判断, 由于必须在停机状态下进行, 会影响生产效率, 因此并不经常使用。而这里提到的电机电气信号分析技术, 则是同时对电机的电流信号和电压信号进行采集, 结合电流与电压同步频谱, 可以对电机故障进行细化, 分为电气故障、机械故障以及供电故障, 相比于M CSA更加全面, 更加可靠。

由欧姆定律可知, 电压和阻抗是导致电机电流信号变化的主要因素。若在电压固定的情况下, 电流出现较大的变化, 则说明阻抗变化较大, 可能原因是机械松动、绕组松动、气隙偏心等机械故障;而如果阻抗固定, 电流出现变压, 则电压变化大, 说明电机存在电气故障, 如短路、绝缘等问题。因此, 电机电气信号分析技术的基本规则为:

(1) 峰值出现在电流谱, 揭示电机机械故障; (2) 峰值同时出现在电流谱和电压谱, 揭示电机电气故障; (3) 供电频率的转差频率、边频, 揭示转子状态; (4) 对于轴承故障, 峰值仅出现在电流谱, 且存在线频的非整数倍与转频非整数倍的频率。

2 神经网络

在神经网络中, 对故障样本进行训练, 可以确定网络的权值和阀值, 当再次输入故障信号时, 就可以自动识别。因此, 当网络训练完成后, 神经网络对于运算量的需求较小, 运算速度也相对较快。凭借自身良好的非线性映射能力、并行处理能力以及联想记忆能力等, 神经网络十分适用于对复杂电机系统的故障诊断工作。通过将神经网络与电机电气信号分析技术的结合, 可以实现对于电机故障的智能化诊断, 同时可以有效降低故障的错报和漏报。

这里选择当前理论最为成熟、应用最为广泛的反向传播网络进行分析。反向传播网络, 简称B P网络, 其学习规则是利用B P, 对网络的权值和阀值进行调整, 从而使得网络误差的平方和最小。B P神经元与其他的神经元存在很大的相似性, 不同之处则是其传输层为非线性函数, 部分输出层采用线性函数, 其输出为:

B P网络的学习过程如图1所示:

3 异步电机的故障识别

首先, 要建立相应的故障库, 对故障样本进行存储, 方便故障的识别。相关研究表明, 当电机转子断条时, 在线频f两侧, 会出现边频2sf, 即:

出现定子绕组匝间短路时, 在绕组的中心频率两侧, 会出现f以及其边频R S, 结合相应的公式, 对计算出的结果进行整理, 可以得出电压信号、转子断条以及绕组匝间短路电流信号的故障库。

其次, 要构建相应的网络。这里采用三层网络结构, 分别为输入层、输出层和隐含层。其中, 在输入层中输入电流与电压信号的16个特征频率值, 采用16个神经元, 而输出层采用线性函数, 含有3个输出, 因此采用3个神经元。隐含层神经元的确定可以根据经验公式获得, 如下:

其中, M代表输出节点数, N代表输入节点数, ?表示1~10之间的常数, 可以对隐含层的节点数进行确定, 为5~14。

需要注意的是, 学习的速率过大或者过小都会对训练的结果产生一定的影响, 一般为0.01~0.8。

然后, 网络训练。针对标准样本和标准输出进行多次训练, 可以确定隐含层的神经元为11, 学习速率0.25。经多次训练后, 系统误差约为10-5, 能够满足故障识别精度的要求。

4 实验与结论

一台定子槽数48, 转子条数40, 转差为0.097的异步电机, 在绕组匝间短路、转子断条和正常情况下运行, 电机载荷超过1/4, 使用AT P R O L电机信号采集器, 对电流和电压信号进行同时采集, 并将采集到的信号传输到计算机, 经过F F T变换后, 运用神经网络对其故障模式进行判别, 然后对相应的参数进行整理和分析。信号采集与处理装置的结构如图2所示。

针对实验中得出的数据信息进行分析, 可以得出以下几个结论。

(1) 传感器为非嵌入式, 可以方便地对电机的电流和电压信号进行采集, 便于进行实时检测。 (2) 针对不同的故障, 电压信号和电流信号均有着相应的反应, 利用电机电气信号分析技术, 可以对电机中存在的电气故障和机械故障进行识别和区分, 同时能够通过两者的相互验证, 减少误判的机率, 确保电机故障诊断的准确性。 (3) 虽然神经网络在训练阶段的运算量相对较大, 但是在网络训练完成后, 所需要的运算量相比于传统的诊断方法更小, 而且运算速度更快, 更适合现代诊断技术发展的客观要求。

5 结语

实践证明, 同时采集异步电机定子电流与电压信号的电机电气信号分析技术, 可以有效提升故障诊断的速度和准确性, 应该得到推广和普及。

摘要：结合异步电机的概念和特点, 对其运行的安全性和可靠性进行了分析, 以定子电流分析方法为理论基础, 采取同时采集异步电机定子电流和电压信号的电机电器信号分析方法, 对异步电机的电气和机械故障进行分析, 然后结合神经网络的优势, 对复杂的电流和电压信号进行故障模式的识别, 通过模拟实验的形式, 对异步电机的故障进行判别, 可以有效提升故障判别的准确性, 减少误报和漏报的现象。

关键词：异步电机,定子电流,电压信号,电机电气信号

参考文献

[1]陈长征, 王胤龙, 李明辉, 等.基于电气信号的异步电机故障识别[J].沈阳工业大学学报, 2008, 30 (3) :241-244, 265.

[2]任志斌, 曾德墙.基于极坐标的异步电机新型参数辨识方法[J].河北科技大学学报, 2013, 34 (3) :218-223, 229.

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脉搏波信号采集与分析方法的研究 第6篇

1 脉搏波信号采集

脉搏波信号的测量方法有很多,传统的中医脉诊使用的是手指触诊[2,3]。但是触诊切脉技巧复杂,难以掌握以及运用,且不便于客观记录和临床分析。现今常用的方法, 是利用电极或传感器接触人体的探测部位, 再经过模拟信号放大、滤波、信号处理得出人体的生理信号[4]。按照信号采集的原理划分,有压力脉搏波传感器和光电容积脉搏波传感器两种常见传感器。压力脉搏波传感器是将桡动脉搏动压力转换成便于测量的电量。压力脉搏波反映的是血管内血流压力随时间的变化,波形的形态、幅值、频率包含有心血管系统极为丰富的生理病理信息。但是,压力脉搏波传感器对于测试环境、传感器灵敏度要求较高,致使压力脉搏波传感器使用受限。光电容积脉搏波传感器的原理是,透过组织的光线随着血管内血流的变化而变化,通过将接收到的光信号转换成电信号来反映脉搏波的信息,这种传感器套在指端就能测量出动脉脉搏信息,使用方便且性能稳定,所以应用较为广泛。而与压力脉搏波相比,容积脉搏波可能会丢失心血管某些信息,且目前对容积脉搏波所包含的生理信息和波形特征等机理的研究较少[5]。因而,对于获取准确而全面的脉搏波信息,还需进行更为深入的研究。

2 压力脉搏波信号分析

2.1 特征点分析法

脉搏波波形的特征点即脉搏波压力曲线中的各个拐点,20世纪70年代,张大祥教授对脉搏波波形进行了划分,提出了一些脉搏波的特征点[6]。研究表明,不同生理病理特征的脉搏波波形图上获得的各个特征点及其斜率等特征参数都是不同的。通过大量的临床试验数据可以确定识别各种脉搏波图特征参数的标准值,,使脉搏波波形特征参数的分析客观化和定量化。

参照心电图的识别,脉搏波波形的特征点识别方法主要有小波变换的频域识别方法、阈值法、轮廓限制法、面积法、数字滤波法、句法方法和斜率法等,根据脉搏波的特点,阈值法和斜率法最适合[7]。阈值法即根据脉搏波的峰值阈值判断出波形周期,然后结合斜率法找出脉搏波特征点。杨光友等人[7]通过阈值法和斜率法实现脉搏波特征点的自动识别,并与人工识别进行比对,得到不错的结果。林丽是通过阈值法采用FPGA实现脉搏波特征点的自动提取[8]。为较为准确的提取出各个特征点,赵志强等人[9]则对原始脉搏波信号先进行了小波分解和阈值降噪,然后通过阈值法进行识别。

特征点分析法很直观,让患者和医生容易接受,但在临床实际应用过程中,脉搏波信号的采集或多或少的会受到干扰,从而影响特征参数值,且有些脉搏波波形不太明显,特征点很难进行人工判断或者机器自动识别。所以在信号的精确采集与去噪上还得进行深入研究,对于个别不明显的脉搏波信号可以结合其他法进行分析。

2.2 高斯函数法

对脉搏波波形特征分析可知,脉搏波波图主要由主波、重搏波和重搏前波组成。它们的位置、形状的变化和生理及病理状态密切相关,尤其是重搏前波最为敏感[10]。20世纪末钱伟立等人[11]提出,如果将构成脉搏波的三个波形用三个高斯函数(钟形波)来近似,可以使脉搏波的波形特征变得非常明确。图1表示由三个钟形波合成的脉搏波图,总的脉搏波x(t)可由下式表示:

其中每个钟形波由三个参数确定,即幅度Vi、时间Ti和宽度Ui。在这三个钟形波的9个参数中,影响波形的最主要的参数为V3/V1、T3-T1、U1。这三个特征数能大致反映出不同年龄的健康正常人和心血管病人的差别。

这种脉搏波分解方法比较牵强,提取的特征值和真实的生物物理过程及生理解剖参数之间的关系不很明确,很难真正应用于临床。2000年常昌远等人[12]用函数叠加逼近的方法分析脉搏波的特征参量,充分揭示了脉搏波的变化规律。但其仅仅进行了对动脉硬化程度的初步识别研究,未完善其它病例的脉搏波形态变化的研究。

2.3 脉图 K 值法

由脉搏波的产生于传播的机理可知, 随着血管阻力和动脉弹性等生理变化,脉搏波波形特征变化首先反映在脉搏波波形面积的变化上,为此,罗志昌等人[13]提出一个以脉图面积变化为基础的脉搏波波形特征量K值,其定义为:

其中,为平均动脉压,它等于一个心动周期T中,脉搏压力P(t)的平均值;分别为收缩压和舒张压,如图2所示。

由图可见,K值的大小仅决定于脉搏波的波图面积,它相当于脉搏波压力脉动分量的平均值(Pm-Pd)在脉动分量最大值(Ps-Pd)中所占的百分比。不同生理病理状态下脉图波形和面积都会有很大变化,这个变化可以用K值来表示。

罗志昌等人[5]从20世纪80年代中期开始,通过动物实验、临床实测和数学模型计算等一系列研究表明,由脉搏波波图面积提取的特征量K值,虽然不能完全反映出脉搏波曲线每一个局部细微变化所代表的生理意义,只能从宏观上描述出脉搏波波图的平均特征,但它的确能代表人体心血管系统中最为重要的一些生理参数的变化。脉图K值分析法只有一个特征量,非常简单直观,但是由于不能反映脉搏波波形曲线的全部细微变化,因此比较粗糙,容易造成误诊。

2.4 频域分析法

以上三种脉搏波分析方法均为时域分析法,另外一种近代常见的信号处理方法是频域分析法[14,15,16],该方法主要是通过离散快速傅立叶变换,将时域的脉搏波曲线变换到频域,得到相应的脉搏频谱曲线,通过频谱曲线的特征分析,从中提取出与人体生理病理相应的信息。但是脉搏波波图的频谱分析至今只停留在一些比较典型的脉图上,且频谱分析所得的参数比较抽象,与医学临床上的实际意义相距较远,难以让人接受,因此很难在医学中推广应用。

2.5 小波变换的应用

小波变换是近些年发展起来的比较好的时频工具,它的高频部分时间分辨率高和低频部分频率分辨率高的特点使得它在信号处理和特征提取中得到了广泛应用[17,18,19]。李向东等人[20]总结了小波变换提取脉搏波信号的几种方法,得出结论—小波变换进行脉搏信号去噪和提取弱信号特征的特性都获得较好的效果。但小波窗内的信号必须是平稳的,且小波基的有限长会造成信号能量泄露,使得信号能量—时间频率分布很难定量给出。张丽琼等人[21]利用小波变换提取脉搏信号各层细节信号小波系数能量值来区分正常人和心脏病患者。但该方法不能由一种特征判断出某一具体的心脏病症,只能对临床诊断起到一定的监测作用。周红标[22]提出了一种基于小波变换的脉搏波信号特征提取方法,结合实验,通过统计分析得出可以用该方法来区分心血管疾病患者和正常人群的结论,但该实验样本很有限,仅对40例样本提取的特征值进行了统计分析,得到的数据只能作为参考,距离临床诊断还有一段距离。

3 总结

信号采集分析 第7篇

关键词：Visual C++,Activex,串口通信,信号处理,数据采集,显示

随着工程检测复杂度的不断提高,数据运算量不断增加,对于传统的数据采集分析系统提出更高的要求。目前数据采集系统大体可分为两类:(1)采用各种功能版和嵌入式技术的数据采集系统,其成本较高,数据运算精度受制于硬件设备,功能单一且不便于维护。(2)采用软件即“虚拟仪器”实现数据采集分析功能[1]。目前实现这一技术的主要平台又可分为两类:一类是以NI的LabView为代表图形化编程工具,采用这种技术实现的数据采集分析系统不仅成本高,而且在实现底层驱动的受到较大限制。对于NI自身以外的硬件设备的支持并不理想。另一类是以通用计算机编程语言如VB、VC、Delphi等来实现其功能,这一类面向对象的可视化编程语言,可以实现复杂的数字信号处理算法,能够开发出功能强大、兼容性好、同时界面友好的信号采集与分析应用软件,大幅降低开发和维护的成本,并兼顾实时性和便携性,还可二次开发以适应不同的实际需求。

随着公路桥梁的建设,需要通过科学检测手段保证桥梁工程质量,荷载试验就是对桥梁结构直接加载测试的一项实验工作,即通过技术手段检测得到其结构强度。本文通过在Visual C ++ 平台下设计实现了一个信号分析处理系统,可以实现设置通信参数,接收串口信号数据,显示数据,对其进行分析处理,显示处理结果以及保存和过后再现,并在实际应用中与常用硬件设备建立连接,对某简支桥梁进行荷载试验获取其基频以分析其结构强度[2]。

1 系统功能设计

1. 1 功能设计

(1)通信设置。系统通过串口通信设置信号采集的通道参数、采样参数、采样频率等通信配置。(2)数据采集和显示。系统通过串口通信设置采样起始来采集原始信号并显示数据值,同时将数据以波形图的形式显示在面板上。(3)数据分析处理。对采集到的原始数据进行分析和处理,这里主要采用按时间抽取的基2FFT算法对数据进行变换和处理,并将处理结果分别以数据和频谱图的形式显示在面板上。(4)数据存储。主要用于实现对原始数据的保存和再现,并对已保存的数据进行非实时分析与处理。

1. 2 流程设计

系统的流程设计如图1 所示。原始数据的通信配置由系统设置完成,主要通过串口通信的方式实现,采集通道由通信配置的通道参数确定,信号数据由设定的采样参数和频率将原始数据采集到系统中,在实时工作的情况下,系统对采集到的数据作3 种处理:(1)直接在系统面板上显示数据数值及波形图。(2)对数据进行保存以便后续再现和再处理。(3)将数据进行实时的处理分析后,在系统面板上显示处理后的数据结果及频谱图。在非实时工作的情况下,系统主要完成两种功能:(1)对数据的复现。(2)对数据进行再处理后显示输出结果。

2 系统的编程实现

2. 1 通信设置与数据采集

为提高编程效率,增加代码可执行率和可复用率,这里采用设计串口通信Activex控件的方式来实现系统结构中两方面的内容:(1)实现通信配置,即通道参数、采样参数、采样频率等功能的实现。(2)将采集得到的原始数据传送至其他模块。

在Visual C ++ 平台下实现串口通信功能,系统采用Activex控件,与传统的调用Windows API函数方法相比,Activex控件自身通信功能完备、使用方便,绕过了大量底层驱动级的编程工作,对于实现较为简单的串口通信功能实现起来更加便捷和现实。Activex控件系统进行通信通过3 种方法实现,控件对系统的响应由事件触发完成,而系统对控件的使用是通过控件的方法和属性。方法和属性的实现和使用与C ++ 中类的成员函数和成员变量的用法和用途相似。属性是ActiveX控件中公开的数据成员,为包含ActiveX控件的系统提供接口。ActiveX控件中的方法和属性可以实现其一般常用功能,也可由用户自定义,其中由COleControl类实现其常用属性的功能,自定义和常用属性都受某个机制的支持,该机制由处理属性与方法的调度映射和COleControl类的现有成员函数组成[3,4,5]。

数据采集设置了一个定时器函数,当主面板中点击开始采样后,对话框类中的定时器函数被调用,依据采样频率按照设置的通道对原始信号进行采集,直到停止采样被按下,对定时器销毁,此时数据已经被保存在设定好的缓冲区中等待下一步处理[6]。

2. 2 数据分析与处理

本系统的数据处理主要是对由串口实时采集得到的和存储的非实时两个数据来源进行频域分析。频域分析是将数据的幅值、相位等变换以频率轴为坐标表示出来,从而分析其频率特性。系统采用时间抽取的基2FFT方法,通过在C_Dlg类中定义相关函数和变量来实现算法。基2FFT算法利用DFT系数的特性将长序列DFT变为短序列DFT,从而降低运算量,减少占用资源,提高运算速度。当主面板上FFT处理按钮被按下时,调用函数相应,将数据从缓冲区中读出,因为数据均为实数域范围内,所以在变换时需要先对数据进行解构,之后按照FFT算法对数据进行变换。

2. 3 数据存储

数据存储主要是对采集的原始数据以一定的格式保存至计算机空间中,考虑到数据的安全性,同时为便于将原始数据转化为其他格式再进行其它相应的处理,当保存按钮被点击时,在C_Dlg类中对触发相应的事件响应,完成数据保存操作,由用户选择保存路径和文件名称,保存的格式是. dat文件类型。当点击打开文件时,首先从原文件中读取数据,之后再调用其它类以完成原始波形图的绘制。

2. 4 数据显示

系统对信号数据显示通过面板上两部分进行实现:一是以数据自身数值的形式显示;二是对原始数据以波形图的形式进行显示。显示时,图形横坐标为时间,纵坐标为采样数值的大小,将各点连接,随着时间的推移,在波形图上可以看到数据的动态变化。原始数据经过处理后,得到其模值,并依据频域分析结果显示其频谱图,横坐标显示频率分布,纵坐标显示模值大小,以便直观地分析数据的频率成分。在实际编程实现中,对数值的显示选择在C_Dlg类的OnPaint函数中实现,当系统的缓冲区接收到原始数据时同步显示在面板上,对频谱图的绘制定义了一个CWndOscilogram类,这个类主要对图形显示背景进行相关的设置,包括显示坐标轴、单位,绘制网格,FFT的处理结果由类成员变量接收,调用相应绘图函数完成频谱图的绘制。同时在实现原保存的信号数据的再现时,对C_Dlg中打开文件函数的调用并完成波形图绘制[7,8,9]。

3 结束语

在对某简支桥梁进行荷载试验时,使用本系统与常用串口硬件采集设备相连接,在参数设置完成后,即可获得桥梁整体结构的振动波形数据,如图2 所示。

对该信号进行频域分析,获得频谱图如图3 所示。

由图中可判断出该简支桥梁的基频,对于简支梁结构,一阶频率如实反映了结构的整体刚度,并可进一步计算其冲击系数以及对桥梁荷载试验数据的后续分析,从而判断该桥梁的整体结构强度,对评估其承载能力具有重要参考作用。

信号采集分析 第8篇

光学相干层析(OCT)成像技术[1]将低相干干涉仪和共焦扫描成像技术结合在一起,综合了现代电子技术和计算机图像处理技术,可以对高散射的生物组织进行无损层析成像,已得到广泛的应用和发展[2,3]。

为了研究OCT系统中不同波长光源带来的系统获得信息的不同,我们组建了一套全光纤型双波长OCT成像系统,与空间型OCT装置相比,全光纤型OCT装置可以很方便的应用于实际检测。其主体部分是两个迈克尔逊干涉仪和两个低相干光源。两个SLD宽带光源发出的光分别经过2×2光纤耦合器后,再分别进入两个光波分复用器。光波分复用器的作用是在输入端把两个波长的光耦合在一起,并在输出端把两个波长的光分别耦合到参考臂和样品臂。探测器采用光电二极管,信号经前置滤波后经AD转换器采集进入计算机。

一套完整的OCT系统,需要应用到多种传感器件,比如测量位移相关的速度传感器、加速度传感器、位移传感器、测量相干信号大小的光电接收器等。应用虚拟仪器对获取的信号进行处理,实现了对信号的滤波、图像处理等功能。系统配套的软件使用Labview8.0作为开发语言环境,具有友好的图形界面,能够方便地对微动平台、采集卡、光谱分析仪进行控制,实施图像采集工作和样品光学特性参数的测量工作。双波长全光纤OCT系统软件的前面板操作界面,主要分为:微动平台参数设置部分,用于设定微动平台各项运动参数;采集卡参数设置部分,用于设定采集卡的采集参数;采集参数设置部分,用于设定所需采集图像的参数;图像显示部分,用于显示所采集的每帧信号、经数字滤波后的信号和累加后的图像。

2 Lab VIEW模块参数设置

系统软件的各项参数是OCT系统工作的依据,在初始时较多的参数需要设置,下面进行详细介绍。

2.1 微动平台参数设置

在一维扫描过程中,需要对两个平台的参数进行设置。在程序中我们设定,轴1为横向扫描轴,轴3为纵向扫描轴,即轴3的运动可以产生外差信号和完成轴向扫描。微动平台的需要设置参数主要有速度v、加速度a和反馈控制用的p、i、d三个参数。

开始启动时,电机带动扫描轴产生加速度a,轴加速至速度v时停止加速,到达制定位置时减速直至停止运动。速度的大小决定了产生外差频率的大小,多普勒频移的频率可以表示为:fd=2v/λ(λ为探测光的波长)。

2.2 采集卡的参数设置

选用NI公司的6281型多功能数据采集卡,有16个采集通道,所以需要根据硬件的连接方式来设定采集信号的通道,硬件连接好后一般不做更改,所以采集通道参数一般固定不变。

采集卡的采样频率是根据所采集信号的频率大小设定的。根据采样定理,采样频率必须大于信号最高频率的两倍,而所采集信号的频率为外差信号的频率,所以采样频率决定于外差信号的频率。采样频率也不宜太高,会增加数据处理负担。为了能够很好检出信号的包络,我们选择的采样频率是外差信号频率的10倍,即每个周期中采集10个样点。即:对于15 k Hz变化速率的信号,采样速率设定为150k Hz。

2.3 波长和带宽设置利用Lab VIEW自带的低通滤波器,对输入信号进行简单滤波,此处设置为该滤波器的一个参考设置。

2.4 采集方式设置

数据采集方式主要决定了所采集图像的相关信息,如:横向步长,决定了微动平台横轴运动的步长,即横向扫描两点之间的距离,它反映了图像横向分辨的细腻程度。纵向扫描长度,决定了微动平台的往返运动长度,即对样品的扫描范围。横向点数和纵向点数,反映了图像的像素点数,即图像的大小。

需要要说明的是,OCT图像的分辨率决定于硬件的参数,数据采集方式的设定只能为了改变图像的像素的大小和多少,即图像的细腻程度,并不能改变图像的实际分辨率。

3 采集流程

参数设定完毕后,点击运行按钮,则进入OCT图像采集过程。首先,根据设定的参数通过计算机接口初始化微动平台和采集卡,初始化通过后即进入扫描成像过程。横向扫描轴移动步长s,而纵向扫描轴则以设定的速率v向终点运动,在此过程中,采集卡不断地以固定的采样速率进行数据采集,直到纵轴移动至终点位置。将本次纵向扫描过程中的数据存入缓存并处理显示,则一帧的扫描过程完成。判断横向扫描点数是否达到设定数目,如未达到,则横轴移动步长s重复进行帧扫描过程;如达到,则复位微动平台,存储图像,整个扫描过程完成。

4 结束语

本文基于虚拟仪器的理念,利用Lab VIEW软件实现OCT信号采集和处理。虚拟仪器使得计算机软件代替传统仪器的某些硬件成为可能,用户可以根据需要定义并实现传统仪器的功能。在这种模式下,通过对软件的设计更新来实现相应的新功能,而不需要增加新的仪器设备。因此,系统具有开发周期短、成本低、维护简单、可移植性强等特点。

参考文献

[1]D Huang,E A Swanson,C P Lin,J S Schuman,W G Stinson,W Chang,M R Hee,T Flotte,K Gregory,C A Puliafito,J G Fujimoto.Science,1991,254(2035):1178.

[2]SU Yi xiong,WANG Rui-kang,XU Ke-xin,ZHANG Fan,YAO Jian-quan(苏翼雄,王瑞康,徐可欣,张帆,姚建铨).Spectroscopy and spectral analysis(光谱学与光谱分析),2005,25(8):1176.

信号采集分析 第9篇

1 音频信号采集、分析系统的具体设计

1.1 硬件设计

在硬件设计方面, 主要运用了笔记本电脑的声卡。声卡一般分为Mic In和Line In信号输入接口。通过Mic In输入时, 会受到前置放大器的影响, 易引入噪声信号, 导致整个信号进入过负荷状态;通过Line In输入时, 具有噪声干扰较小的优势, 且动态化特性良好。对于声卡而言, 采样频率最高能达到96 k Hz, 采样位数可达16 位和32 位, 每路输入信号的最高频率通常被控制在22.05 k Hz。16 位数字系统的信噪比能达到96 d B, 与专业的数据采集设备相比, 具备一定的优势。

1.2 软件设计

在软件设计方面, 将Lab VIEW软件作为基础性平台, 可以循环模式搭建总体框架。循环模式作为生产数据的基本循环体系, 可有效处理数据。在数据音频信号的传播过程中, 如果处理速度慢于生产数据的速度, 则数据会存储在列队函数所创建的缓冲区中。当数据处理能力无法满足处理要求时, 则会调用缓冲区中的数据, 最终将提供新的生产元素, 确保生产与需求同步。此外, 在软件平台的设计中, 音频信号的采集、分析系统具备同时处理多任务的能力。

1.3 数据库设计

数据库是系统设计的基础。本次设计主要采用Lab SQL设计数据库。在Lab VIEW软件中运用该数据库十分便捷, 工作人员无需深入了解Active X技术和SQL语言, 只需要明确相关概念和设计要求即可。

2 音频信号采集、分析系统的实现

2.1 音频信号的采集

利用Lab VIEW中声音信号的相关函数节点可采集音频信号。系统在采集音频信号的过程中, 会重新配置声卡, 包括声卡信号的保存路径、采样和声卡释放等。具体步骤如下:1充分调用声音输入函数, 配置声卡并开始采集数据, 将采样率设置为44.1 k Hz, 通道数设置为2, 采样位数设置为16 位, 音频信号的模式设置为连续采样, 并将缓存设置为每个通道10 000 个样本。2打开声音文件, 设定完成音频采样数据的保存路径;采样结束后, 可通过播放器播放soundtest文件, 程序进入while循环, 开始连续采样;充分运用读取声音输入函数, 从缓存中读取数据, 并将样本数量设定为22 050.3调用声音清零函数, 停止音频采集工作, 并对缓存数据进行清零处理, 避免系统内存被占用。

2.2 音频信号的分析

运用Lab VIEW中函数选板信号处理模块中的波形测量模块, 并提取单频信息节点, 可对采集到的音频信号进行频域范围内的功率谱分析、时域内的单频分析。Lab VIEW软件对信号的频域分析主要是对信号进行FFT分析。此外, 还可运用Lab VIEW软件强大的信号处理能力, 对采集到的音频信号进行时域内的分析, 并可充分运用数字滤波消除音频失真、噪声干扰等问题, 从而提升信噪比。

3 音频信号采集、分析系统的测试

为了测试基于Lab VIEW软件、声卡的音频信号采集、分析系统的性能, 进行了具体的系统测试分析。采用该系统采集了一段音频, 并对音频的输出形态、信号波形进行了分析。由分析结果可见, 采集得到的音频信号由多个频率构成, 且在整个音频信号中, 频率主要集中在200~1 000 Hz、5 000 Hz和5 600 Hz处。在具体测试过程中, 该系统可准确地检测音频信号的频率、幅度和相位等, 运用Lab VIEW波形显示器可显示音频信号的波形, 并最终显示在功率谱中。因此, 该系统在音频信号的检测中具有较高的准确性。

4 结束语

综上所述, 以Lab VIEW软件为开发平台, 运用计算机声卡开发的操作简单、具备良好的人机交互的音频数据采集、分析系统的可靠性较高、检测结果较为准确, 具有广阔的市场前景。

摘要：利用LabVIEW软件, 并结合计算机声卡设计了一款操作简单、通用性较强的音频信号采集、分析系统。借助该系统完成了在音频范围内的信号采集工作, 并在时域、频域内对频谱进行了具体分析。该系统投入使用后, 具备数据采集、在线分析和离线分析等功能, 实用性较高。

关键词：LabVIEW,声卡,音频信号,信噪比

参考文献

[1]周南权, 全晓莉.基于Lab VIEW和声卡的音频分析仪设计[J].实验技术与管理, 2012, 10 (08) .