虚拟数字音频扫频仪的设计

基于LabVIEW的虚拟频率计设计概述引言频率计是一种用于测量信号频率的仪器。

虚拟频率计是指使用计算机程序和软件代替硬件实现频率计的功能。

本文将介绍基于LabVIEW的虚拟频率计的设计概述。

背景在科学实验、工程测量和通信领域，频率计是一项常见的测量工具。

传统的频率计通常需要专用硬件设备，并且价格较高。

而虚拟频率计通过计算机程序和软件的实现，能够更灵活地适应不同的测量需求，并且具有成本较低的优势。

LabVIEW是一种流行的图形化编程环境，特别适用于测量和控制领域的应用。

其图形化编程界面和丰富的工具包使得LabVIEW成为设计和实现虚拟频率计的理想选择。

设计概述虚拟频率计的设计基于LabVIEW编程环境，主要包括以下几个步骤：1. 数据采集首先，需要通过合适的硬件设备将待测信号采集到计算机中。

LabVIEW支持多种数据采集设备，包括数据采集卡、传感器以及外部设备等。

根据实际需求，选择合适的设备进行数据采集。

2. 信号处理采集到的信号可能需要进行一些预处理，以提高频率测量的精度。

常见的信号处理方法包括滤波、降噪和放大等。

LabVIEW提供了丰富的信号处理工具，可根据实际需求选择合适的方法进行信号处理。

3. 频率计算在信号处理完成后，需要计算待测信号的频率。

LabVIEW提供了用于数字信号处理的工具和函数库，可以方便地进行频率计算。

通过选择合适的算法和参数，可以实现准确的频率测量。

4. 结果显示最后，将测量结果显示在LabVIEW的界面上。

LabVIEW提供了丰富的可视化工具，可以将测量结果以图表、数值或其他方式呈现出来。

用户可以根据需要自定义界面样式和布局。

优势与应用基于LabVIEW的虚拟频率计具有以下优势：1.灵活性：LabVIEW的图形化编程界面和丰富的工具包使得虚拟频率计能够适应不同的测量需求，方便用户进行自定义设置。

2.成本低：相较于传统的频率计硬件设备，基于LabVIEW的虚拟频率计具有较低的成本，能够节省实验室和工程项目的开支。

基于LabVIEW 的音频信号分析仪设计马骁，张广中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州（221008）E-mail ：max05283091@摘要：本文基于“硬件的软件化”思想，在对信号分析、虚拟仪器技术和声卡的实用性进行理论分析的基础上，利用虚拟仪器专用语言LabVIEW 开发环境，设计了基于虚拟仪器技术的语音信号分析仪。

用普通的计算机声卡代替商用数据采集卡，利用声卡的DSP 技术和LabVIEW 的多线程技术实现音频信号的数据采集，开发基于PC 机声卡的虚拟音频信号分析仪。

该系统实现了数据采集，信号分析（时域分析和频域分析）等多种功能。

其中时域分析包括实时显示波形，测量信号电压、频率、周期等参数；频域分析包括幅值谱、相位谱、功率谱和FFT 变换等。

这类系统性价比高、通用性强、扩展性好、界面简单，在工程测量与实验室应用中具有广阔的前景。

关键词：声卡;LabVIEW;数据采集;信号分析中图分类号：TP3911.引言音频信号分析仪的发展是随着一般信号分析仪器的发展而不断改进的。

信号分析设备发展至今已经历了三个阶段，50年代发展的是以波的干涉、谐振和滤波原理制成的模拟式分析仪，它们功能少，分析速度慢，目前已经很少用了。

但是这类仪器分析时能量集中，分析精度高，其分析方法有特色。

因此，许多数字化仪器保留了模拟式分析仪的部分功能。

60年代，随着计算机技术的发展，信号处理由模拟式向数字式转化，发展的是以FFT 计算原理制成的数字式信号分析仪。

这类仪器功能多，分析速度快，是使用中的主流，第二代仪器的缺点是功能恒定，不能满足用户的特殊要求，同时分析功能无法更新换代。

近年来虚拟仪器的出现，为以通用计算机为主体的智能信号分析仪的产生和发展奠定了基础。

智能仪器分析功能由软件设定，可以不断的升级换代，用户也能自行修改，同时还能与人工智能技术和数据库技术等计算机技术相结合，使用起来十分方便[1]。

2.系统介绍2.1虚拟仪器概述虚拟仪器以PC 机为仪器统一的硬件平台，将测试仪器的功能和形象逼真的仪器面板控件均形成相应的软件并以文件形式存放于机内的软件库中，同时在计算机的总线槽内插入对应的、可实现数据交换的模块化硬件接口卡，若使库内仪器测试功能、仪器控件的软件和由中国科技论文在线接口卡输入至机内的数据，在计算机系统管理器的统一指挥和协调下运行，便构成了一类全新概念的仪器——虚拟仪器。

生成扫频信号虚拟仪器设计专业班级：测控0703班学号：指导老师：***制作者姓名：余国景设计步骤：①搭建前面板界面新建名为“扫频信号发生器.vi”的空白VI，为了照顾便于参数配置和观察结果双方面的要求，本程序使用了一个选项卡控件的两页分别作为“扫频参数设置”和“扫频信号波形显示”的交互界面。

前一页面“扫频参数设置”中需添加扫频采样率，起始频率，终止频率，输出电压，扫频步数，每步样本数，声卡最大输出电压，扫频频率文件路径，扫频信号文件等控件作为扫频参数，如图一所示。

后一页面“扫频信号波形显示”中需添加一个波形图用于预览扫频信号波形，如图二所示。

关于按钮，有“上一步”和“下一步”，方便用户在两个页面之间进行切换。

图一前面板一图二前面板二图三“生成扫频信号.vi”的程序跨国图②扫频信号参数配置及生成扫频信号就是频率变化的连续正弦波信号，作为待测电路的激励源，它可以有若干种不同的扫频规律，最常见的有线性变化，指数变化，倍频变化等。

在这里我们使用指数形式变化的扫频规律，其频率变化规律可表达如下：f=f1*(f2/f1)^(i/N-1)个参数的含义为：·f：当前步的扫频频率；·f1和f2：起始频率和终止频率，频率变化过程可以从低频到高频，亦可以从高频到低频，一般情况下都是起始频率f1小于终止频率f2的；·N：扫频步数，表示将整个扫频过程分为多少步进行；·i：当前步号，i=0，1，2，···，N-1专门新建一个子VI“生成扫频信号.VI”来实现计算并生成扫频信号的过程，如图三所示。

注意这里所使用的正弦波VI（如图四）有两点说明：·正弦波VI能够控制初始相位，输入参数“相位输入”指定了所生成波形的厨师相位，而输出参数“相位输出”可记录所生成波形的末相位，通过For循环结构的一位寄存器传递给下一步所生成的波形初始相位，这样就可以保证每步之间的波形相位是连续的。

被测网络数据采集设备收稿日期09.15 基于LabV IEW的虚拟频率特性测试仪赵清艳朱斌（华南理工大学广州510640）摘要：采用虚拟仪器的设计思想，设计J'基于LabVIEW的频率特性测昂:虚拟仪器。

这个虚拟仪器能够根拥不同的设定，产生一系列不同频率的激励信号加到实际被测的网络（或系统）上，使用相应的信号测量手段和处理方法，快速得到网络的幅频和相频特性。

关键词：LabVIEW,虚拟仪器，数据采集，频率测量The Instrument of Virtual Frequency Measurer Based on LabVIEWZhao Qing-yan Zhu Bin（School of Software Engineering, South China University of Technology, Guangzhou.510640）Abstract:This frequency measurer was realized base on LabVIEW by Virtual Instrument Technology. It can create a serial of frequency response and phase response rapidly by some technique of measurement and processing after the signal of dissimilar frequency was provided and passed actual measured system.Key Word: LcibView, Virtual Instrument, Data Acquisition, frequency measurement.1引言随看微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展，以及它们在各种测量技术与仪器仪表上的应用，使新的测试理论、测试方法、测试领域和仪器结构不断涌现并趋向成熟, 传统测试仪器的概念巳逐渐被仪器软件化的概念所代替，使得测试仪器向标准化、网络化、软件化方向发展。

第8卷　第6期　2008年3月167121819(2008)621580203　科　学　技　术　与　工　程Science Technol ogy and Engineering　Vol .8　No .6　M ar .2008Ζ　2008　Sci .Tech .Engng .基于虚拟仪器的低频扫频仪设计朱江乐　蒋东方　李俊华(西北工业大学自动化学院,西安710072)摘　要　为满足低频范围内频域分析的需要,克服普通扫频仪不足之处,设计了一种基于虚拟仪器的低频扫频仪。

介绍了该扫频仪的设计方法、工作步骤,提出了一种预扫频的方法,使扫频的效果与效率得到兼顾。

本设计以模块板卡PX I 25421和PX I 26251为硬件基础,使用图形化开发环境Lab V I E W 进行程序开发。

经测试,该扫频仪运行准确,增强了整个测试系统的功能。

关键词　扫频仪 虚拟仪器 数据采集中图法分类号　TP216; 文献标志识码　B2007年12月4日收到第一作者简介:朱江乐(1982—),男,西北工业大学硕士研究生,研究方向:虚拟仪器。

E -mail:jiangle .zhu@g mail .com 。

控制系统的研究中,频域分析发挥着重要的作用,通常使用扫频仪分析系统的频率特性。

传统扫频仪功能较单一,通常不具备编程功能,且较笨重,有的只能测量幅频特性,无法直观显示相频特性,单独购置已无必要。

随着技术的发展,现代扫频仪实现了数字化和智能化,功能丰富,但价格昂贵,且要面向射频和高频范围,不适合工业控制领域针对超低频和低频范围的测量分析。

虚拟仪器技术经多年发展,已在测量和数据采集领域得到广泛应用和认可。

与传统仪器相比,虚拟仪器技术可利用相同的数据采集设备,通过软件构造出不同的测量系统,开发快捷,扩展性强。

这一技术为扫频仪设计提供了新思路。

本文使用PX I 总线数据采集设备,使用图形化编程语言LabV I E W 开发软件,设计扫频范围1～1000Hz 的虚拟低频扫频仪,以满足控制系统低频范围频域分析的需要。

课程名称：虚拟仪器课程设计设计题目：虚拟频率计院系：电气工程系专业：电子信息工程年级：2009姓名：赵芳指导教师：关海川西南交通大学峨眉校区2012年6月15日一、labVIEW介绍LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，实验室虚拟仪器集成环境)是一个基于G （Graphic）语言的图形编程开发环境，在工业界和学术界中广泛用作开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言，对于科学研究和工程应用来说是很理想的语言。

它含有种类丰富的函数库，科学家和工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强大的测试系统。

LabVIEW编程语言最主要的两个特点是图形化编程和数据流驱动：（1）图形化编程LabVIEW与Visual C++、Visual Basic、LabWindows/CVI等编程语言不同，后几种都是基于文本的语言，而LabVIEW则是使用图形化程序设计语言G语言，用框图代替了传统的程序代码，编程的过程即是使用图形符号表达程序行为的过程，源代码不是文本而是框图。

一个VI有三个主要部分组成：框图、前面板和图标／连接器。

框图是程序代码的图形表示。

LabVIEW的框图中使用了丰富的设备和模块图标，与科学家、工程师们习惯的大部分图标基本一致，这使得编程过程和思维过程非常的相似。

多样化的图标和丰富的色彩也给用户带来不一样的体验和乐趣。

前面板是VI的交互式用户界面，外观和功能都类似于传统仪器面板，用户的输入数据通过前面板传递给框图，计算和分析结果也在前面板上以数字、图形、表格等各种不同方式显示出来。

图标是VI的图形符号，连接器则用来定义输入和输出，每一个VI都有图标和连接器。

用户要做的工作就是恰当地设置参数，并连接各个子VI。

编程一般步骤就是使用鼠标选取合适的模块、连线和设置参数的过程，与烦琐枯燥的文本编程相比更为简单、生动和直观。

如果将虚拟仪器与传统仪器作一类比，前面板就像是仪器的操作和显示面板，提供各种参数的设置和数据的显示，框图就像是仪器内部的印刷电路板，是仪器的核心部分，对用户来讲是透明的，而图标和连接器可以比作电路板上的电子元器件和集成电路，保证了仪器正常的逻辑和运算功能。