基于Labview的信号采集与处理

摘要：本文利用LabVIEW软件设计了一套信号输出与数据采集系统，能够在仿真环境下驱动嵌入式计算机系统运行并采集它的输出信号，为嵌入式软件的测试奠定了基础。同时利用虚拟仪器实现了软件代替硬件，节省了成本，提高了效率，达到了良好的效果。

关键词：LabVIEW；信号输出； 数据采集

1 引言

近年来，在国防、汽车、仪表等领域，嵌入式计算机系统的应用越来越广泛。由于目前硬件技术的迅猛发展以及容错技术的广泛应用，因硬件故障而导致的软件失效越来越少，系统故障的主要原因已经从硬件逐步转向软件。因此如何测试嵌入式计算机系统中的软件性能就成为人们关注的焦点，而这其中非常关键的就是如何在仿真环境下由仿真测试平台输出激励信号驱动嵌入式计算机系统运行并同时采集它的输出信号。本文正是基于此设计了一套基于LabVIEW的信号输出与数据采集系统。

2 LabVIEW简介

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是目前最为成功、应用最为广泛的虚拟仪器软件开发环境，是由美国国家仪器公司（National

InstrumentsTM，简称NI）推出的一种基于图形程序的虚拟仪器仪表开发平台。它不仅提供了与遵从GPIB，VXI，RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能，还内置了支持TCP/IP，ActiveX等软件标准的库函数。

与传统编程采取的文本语言相比，LabVIEW使用图形语言 (各种图标、图形符号、连线等)编程，编程简单方便，界面形象直观，都是人们熟悉的开关、旋钮、波形图等，是一种直觉式图形程序语言。LabVIEW编程时，基本不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图，这样就可以使没有丰富编程经验的工程师从繁重的程序文字编码中解脱出来，把更多的精力放在试验和测试上。LabVIEW程序运行的方式不像传统编程语言那样一条一条语句地往下执行，而是以数据流方式执行程序。也就是说，一个程序节点要在所有数据流都到达时，才开始运行，处理后的数据流同时向后面的各个节点流动，因此可以设计出同时执行多个程序的流程图。

《装备制造技术》2018年第08期

在“中国制造2025”和“互联网+”的大背景下，在现代建筑施工中，“以信息化与工业化深度融合为特征的智能装备越来越多，混凝土布料机的优势开始崭露头角，逐渐被应用到高层浇筑施工之中。现在，信息化和智能化已经成为智能装备的必备条件，智能建筑机器人的出现把新技术与传统建筑业结合，使其进入一个簇新的时代。本文以天津市智能制造科技重大专项（15ZXZNGX00260）———混凝土智能布料机器人系统研发项目为背景[1]，做了应用于混凝土流量测量的设计，为混凝土布料机器人控制系统的研发奠定基础。1硬件构成混凝土流量测试系统由四个部分组成：混凝土流量计、数据采集卡、Arduino板和上位机LabVIEW编程软件，原理如图1所示。混凝土流量计内部含有流量传感器，该传感器将混凝土布料机器人供给的流量信息对应变换为电信号，然后再将信号经过数据采集卡的采集和处理后，上传到远程计算机中，最后利用LabVIEW软件编程，在其前面板中实现数据和波形的实时显示[2]。本设计数据采集卡根据需要选择摩莎公司生产的基于PCI总线的数据采集卡，型号为MOXACP-168U，编程软件LabVIEW选择NI公司的2015版。（1）智能混凝土流量计本设计中混凝土流量计采用江苏奥科仪表公司的生产的智能混凝土流量计，型号为AKLD-10，如图2所示。它本身包含传感器和转换器，其传感器采用非均匀磁场技术及特殊的磁路结构，磁场稳定可靠，测量结果与流速分布、流体压力、温度、密度、粘度等物理参数无关，数据可靠，抗干扰能力强，混凝土流量计采用85V-250VAC/16V-36VDC电源供电，通信方式为RSD、GPRS、CDMA，同时具备无线通信功能，满足本设计需求。基于LabVIEW的混凝土布料机器人流量信号采集与处理董有为，祁宇明，邓三鹏（天津职业技术师范大学，机器人及智能装备研究所，天津300222）摘要：混凝土布料机器人在现代高层浇筑中有着方便、精确、可控的优点。本设计提出了利用LabVIEW虚拟仪器完成对布料机器人的布料过程进行监控和调节的方法。实验证明LabVIEW可以完成对信号的采集与处理。关键词：LabVIEW；数据采集；PID调节；信号处理中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1672-545X（2018）08-0111-04

摘要：本文利用LabVIEW软件设计了一套信号输出与数据采集系统，能够在仿真环境下驱动嵌入式计算机系统运行并采集它的输出信号，为嵌入式软件的测试奠定了基础。同时利用虚拟仪器实现了软件代替硬件，节省了成本，提高了效率，达到了良好的效果。

关键词：LabVIEW；信号输出； 数据采集

1 引言

近年来，在国防、汽车、仪表等领域，嵌入式计算机系统的应用越来越广泛。由于目前硬件技术的迅猛发展以及容错技术的广泛应用，因硬件故障而导致的软件失效越来越少，系统故障的主要原因已经从硬件逐步转向软件。因此如何测试嵌入式计算机系统中的软件性能就成为人们关注的焦点，而这其中非常关键的就是如何在仿真环境下由仿真测试平台输出激励信号驱动嵌入式计算机系统运行并同时采集它的输出信号。本文正是基于此设计了一套基于LabVIEW的信号输出与数据采集系统。

2 LabVIEW简介

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是目前最为成功、应用最为广泛的虚拟仪器软件开发环境，是由美国国家仪器公司（National InstrumentsTM，简称NI）推出的一种基于图形程序的虚拟仪器仪表开发平台。它不仅提供了与遵从GPIB，VXI，RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能，还内置了支持TCP/IP，ActiveX等软件标准的库函数。

与传统编程采取的文本语言相比，LabVIEW使用图形语言 (各种图标、图形符号、连线等)编程，编程简单方便，界面形象直观，都是人们熟悉的开关、旋钮、波形图等，是一种直觉式图形程序语言。LabVIEW编程时，基本不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图，这样就可以使没有丰富编程经验的工程师从繁重的程序文字编码中解脱出来，把更多的精力放在试验和测试上。LabVIEW程序运行的方式不像传统编程语言那样一条一条语句地往下执行，而是以数据流方式执行程序。也就是说，一个程序节点要在所有数据流都到达时，才开始运行，处理后的数据流同时向后面的各个节点流动，因此可以设计出同时执行多个程序的流程图。

LabVIEW与声音信号处理实现音频识别

一、引言

音频识别是一种重要的信号处理技术，广泛应用于语音识别、音乐分析等领域。LabVIEW作为一种数据流编程语言和开发环境，可以提供丰富的工具和函数库，实现声音信号的采集、处理和分析。本文将介绍如何使用LabVIEW进行声音信号处理，实现音频识别的功能。

二、LabVIEW的基本概念

1. 虚拟仪器(VI)

LabVIEW中的基本编程单元为虚拟仪器(Virtual Instrument, VI)，即用图形化编程方式构建的程序块。每个VI由前台面板和后台代码构成，前台面板提供用户界面，后台代码实现具体功能。

2. 数据流程编程

LabVIEW采用数据流程编程模型，即数据的流动决定了程序的执行顺序。数据从输入端口流向输出端口，通过数据线连接各个函数模块，形成一个数据流程图。

三、声音信号的采集与处理

1. 声音的采集

使用LabVIEW的音频输入模块，可以方便地实现对声音信号的采集。通过选取合适的硬件设备，设置采样率和位深度等参数，将声音信号输入到LabVIEW中进行处理。 2. 声音信号的预处理

在进行音频识别之前，需要对声音信号进行预处理，主要包括去除噪声、增强语音特征等步骤。LabVIEW提供了多种滤波器、频谱分析和时频转换等函数模块，可以方便地实现这些功能。

四、音频识别算法

1. 基于时域的音频识别算法

基于时域的音频识别算法主要利用声音信号在时间域上的特征进行分析。例如，短时傅里叶变换(STFT)可以将声音信号转换到时频域，得到声谱图。LabVIEW提供了相应的函数模块，实现了STFT的计算和显示。

2. 基于频域的音频识别算法

基于频域的音频识别算法则通过对声音信号在频域上的特征进行分析来实现识别。常用的方法包括梅尔频率倒谱系数(MFCC)和高阶累积量(HAR)等。LabVIEW提供了计算MFCC和HAR等函数模块，可以方便地进行音频特征提取。