发动机燃烧测试系统开发设计说明

1、 密级： NANCHANG UNIVERSITY 学 士 学 位 论 文 THESIS OF BACHELOR（20 20 年）题 目 发动机燃烧测试系统开发 学 院： 机电学院 系 热能与动力工程 专业班级： 热能072 学生姓名： 任建新 学号： 5902107089 指导教师： 文华 职称： 副教授 起讫日期： 2011.2.21-2011.6.3 二0 一一年制南 昌 大 学学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人

2、和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于 不保密。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 日期：导师签名： 日期：III发动机燃烧测试系统的开发专业:热能与动力工程 指导老师:文华姓名:任建新 学号:5902107

3、089 摘要测试发动机缸内的压力并对示功图进行分析称为发动机燃烧测试分析系统。本次测试系统由PC声卡及LabVIEW图形化编程语言编写的测试程序软件所组成, 能随时测试发动机示功图(P -图P - V 图), 并且同时分析和计算发动机的指示压力、指示功、指示功率、指示热效率、机械效率及最高压力升高率按曲轴转角的分布等重要参数。经实际使用表明, 系统具有界面友好、操作简单、价格低、功能便于扩充、测量精度高等优点。测试系统的测试软件是由虚拟仪器LabVIEW图形语言编制的，同一般的编程语言相比，使用更加简捷方便，开发过程更加简单，大大缩短了开发周期。本系统具有以下的优点高性能、经济性、易操作性、用

4、户界面美观友好以及系统的易维护性。 关键词: 发动机 燃烧测试 示功图，LabVIEW，声卡AbstractAbstractThe measurement and analysis system of engine combustion can test the engine cylinder pressure and analyze the indicator diagram. The system is made up of PC soundcard and analytical software of measurement written by the LabVIEW graphics

5、 programme. The main function of the system is to test engine indicate diagram (P-V diagram and P- diagram) in real time, to analyze engine indicated pressure, indicated work, indicated power, indicated thermal efficiency, machine efficiency, and maximal pressure rate distributiing with crank angle,

6、 etc. The system has the following properties: friendly inter face, simple operation， low cost, and extended ，high precision,function. This measure software is based on the teehnology of “Virtual Instrument” of National Instruments with software Platform-LabVIEW.Comparing with the common program lan

7、guage,VI is more convenient and simpler，it can shorten the developing periods of the program in large scales.This combustion analysis system has the following advantages:high Performanee,low cost,easy to learn and manipulate，friendly user interface and high maintainability.Keywords:Engine, Combustio

8、n Test, Indicator diagram, LabVIEW, SoundcardIV绪论目 录第一章 绪论11.1选题意义11.2 国内外的发展状况11.3本文的研究内容及实现的目标3第二章 系统的总体概论42.1系统的软件虚拟仪器技术介绍42.1.1虚拟仪器概念42.1.2 LabVIEW的虚拟仪器技术52.1.3 LabVIEW软件组成62.2基于LabVIEW的声卡信号采集分析系统设计72.2.1 声卡信号采集系统总体设计方案72.2.2 声卡信号采集系统设计实现82.2.3基于声卡开发系统的特点9第三章 燃烧测试系统的开发设计103.1系统硬件的设计103.1.1声卡的信号采

9、集原理103.1.2 衰减电路113.2系统软件的设计123.2.1. 声卡设置模块123.2.2实时数据采集133.2.3 采集一个循环的数据143.2.4 P-图153.2.5 P-V图163.2.6 变量输入和数据分析17第四章 结论18参考文献20致谢21V第一章 绪论1.1选题意义社会在不断地进步和发展着，发动机已经极其广发地应用于国民经济的各个领域和国防部门，是现在燃烧效率最高的热力设备装置，它所输出的总功率占全世界所有动力装置总功率的90%。但是同时发动机机也给人类带来了很大的不利影响，那就是它排出的有害物是环境污染的重要源泉，并且加上能源危机的原因，人们对燃油经济性的要求也越来

10、越高。发动机燃烧系统的好坏，对发动机性能水平具有举足轻重的作用。发动机燃烧系统的好坏不仅与发动机的动力性和经济性密切相关关，并且也决定了对空气污染和噪声污染的影响。最近这些年以来，为了改善发动机的燃烧系统，各研究机构做出了坚持不懈的努力。所以，研究并改进发动机的燃烧过程，不论是从发动机本身的发展，还是从节约能源、降低污染等更广泛的角度来看，都具有深远意义。研究发动机的燃烧过程，就必须对燃烧过程进行测试，从微观上对发动机的燃烧过程进行研究。但是发动机的燃烧过程是一个十分复杂多变的物理化学过程，因为发动机的燃烧过程所用的时间极短，所处的空间极小，更大的问题是发动机的燃烧产物是很不均匀的，并且经常是

11、流动和扰动的反应物和燃烧产物处于同一容积。随着科技的不断进步，对发动机的测试技术也提高到了一个新的发展阶段，现如今借助微机系统、各种不同的数据采集卡、各种先进的传感器以及相应的调理电路，就能够将发动机内大量的燃烧过程中的物理信息测量、记录、处理与显示，从这些信息和图形可以比较可靠地分析发动机燃烧过程的完善程度，为更好地改善燃烧过程提供了科学的依据。1.2 国内外的发展状况在五十年代以前，作为参数测量的感受元件多属于机械式传感器，如弹簧压力表、膨胀式温度计等，发动机燃烧过程的测试也仅限于于这些测试仪表，可以得到基础的机械式示功图。到了六十年代后，开始应用非电量测试技术和相应的二次仪表，使发动机测

12、试技术上了一个崭新的台阶，由此可得气电式示功图。七十年代，由于测试技术和计算机应用范围的限制，对发动机的研究很大程度上依赖于数学模型与数值计算。八十年代开始则采用计算机和智能化仪表，便实现了对动态参数的实时测试和处理，随着计算机的广泛应用以及光电测试技术的迅速发展，测试技术开始了实质性的飞跃，发动机的研究水平也提高到了一个崭新的阶段，再加上高速数据采集技术在发动机测试领域的应用，其燃烧过程的测试便得到了突破性进展，从机械式示功器、气电式示功器发展到基于智能化、自动化的计算机数据采集技术的示功器。国外很多公司及生产厂家都看到了发动机测试行业的发展前景，纷纷把精力投入到发动机的燃烧测试当中。国外有

13、日本小野测器公司研制的CB366/466/566、奥地利李斯特发动机及测试设备公司研制出 AvL636/646/656/657/620/670等系列产品它们的性能和功用大同小异，下面以AVL62O为例进行一些说明 :AVL620是多通道缸发动烧测试系统，它的主要应用为各种数据的记录，例如缸内压力、针阀升程、点火时刻以及喷油时刻等，它的硬件系统由系统工作站、数据采集单元、信号放大器及相应的传感器组成，每个数据采集单元包括8个快速通道和16个慢速通道，快速通道用于采集高频信号，低速通道用于采集低频信号，可以完成数据预处理、工作过程分析、扭转扭振分析、统计分析及打印等功能。总的来说，这些仪器一般都性

14、能优良、使用灵活性大，但是也有其固有的缺点即:软件固化、专业化程度高、只适合专业人员、产品价格昂贵，且对于试验并不十分频繁的一般用户设备利用率低，特别是随着分析技术的不断发展，用户对设备的的配置几乎无法更动，难于克服技术上的“老化”现象等。国外测试仪器的引进激发了国内微机化设备的开发。但是由于引进设备价格昂贵，且处理软件固化不能根据需要更改，国内的许多单位开发以通用微机为主机的燃烧分析系统，如:上海发动机研究所研制开发了EAS系列测试分析系统、杭州奕科机电技术有限责任公司研制开发了低压测控系统、大连海运学院研制开发的DMC105型测试分析系统、上海铁道学院研制开发的RSO-4型测试分析系统、湘

15、西科学仪器研究所研制开发的DFY型测试分析系统等。他们都采用通用微机系统配置测录系统接口的方法，所需投资远低于专用分析设备，系统的调整和改造也比较容易，系统利用率高，但这些系统受当时微机内存，A/D转换速度等因素的影响，硬件水平无法与进口产品抗衡，在某些技术上还有一定的差距，主要表现在:数据采集的准确性、快速性，分析处理功能的全面性，使用的方便性和可靠性等方面，但软件开发上各有特点，功能与进口产品类似，能满足一般放热规律研究的需要因此，基于LabVIEW虚拟仪器开发平台，采用高性能的数据采集设备，研究和开发发动机燃烧分析测试系统，不但性能优良、功能齐全、使用及维护方便，而且价格相对便宜，技术更

16、新周期短，适合厂我国的国情，并且也满足基本实验的需要。1.3本文的研究内容及实现的目标综合对比研究国内外发展状况的基础，并结合我国发动机领域的实际需要，运用数据采集设备和虚拟仪器技术，开发新一代的发动机燃烧分析与测试系统，其主要的研究内容有:1)利用数据采集设备结合PC组建硬件系统。2)研究国内外发动机燃烧过程测试分析的科技成果，选择合适的计算分析模型。3)采用LabVIEW软件开发平台，结合声卡的数据采集功能，开发高效的测试分析软件，从而实现通用且高效的高频和低频数据采集，能够实时进行数据的采集和数据后处理等功能。4)进行发动机台架试验，得出测试分析结果，研究发动机的燃烧特性，并测试多种发动

17、机参数。5)最后修改完善程序，并使其具有高效、快速、准确、经济、方便、可继承等特点。【3】9系统的总体概论第二章 系统的总体概论2.1系统的软件虚拟仪器技术介绍2.1.1虚拟仪器概念所谓虚拟仪器就是利用个人现有的计算机，加上创新设计的仪器硬件和专用软件，做成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的具有特殊功能的高档低价的新型仪器。20世纪80年代，美国国家仪器公司 (National Instruments Corporation)第一个提出了虚拟仪器的概念，利用PC计算机独具的运算、存储、回放、调用、显示、文件管理以及在线帮助等智能化功能，建立中英文界面的虚拟仪器面板，构成一台不仅从外观

18、到功能都完全与传统硬件仪器相同，而且又充分享用了计算机智能资源的全新的仪器系统。工作人员通过操作与现实仪器面板类似的虚拟按键、旋钮等来实现信号的采集、处理和控制等整个测试过程。虚拟仪器替代了传统仪器，改变了传统仪器的使用方式，提高了仪器的功能和使用效率，很大程度地降低了仪器的价格。用户可使用同样的硬件系统，但是可以通过不同的软件编程就可以充分发挥自己的才能、想象力，按自己的意愿随心所欲地设计自己的觉得实用的仪器系统，实现功能完全不同的各种测量。由此可见，软件系统是虚拟仪器的核心，软件可以定义各种仪器所以可以说“软件就是仪器”。在整个虚拟仪器中，计算机，也就是我们常说的PC机，是虚拟仪器的中心灵

19、魂。现在的PC机处理器的速度越来越快，功能越来越强大，但是价钱却越来越低。我们在平常大多数情况下并没有最大可能地利用PC机资源，虚拟仪器就是充分利用现在PC机的强大功能来实现我们的需要。【5】 虚拟仪器具有以下优势: (1)将硬件功能实现软件化：虚拟仪器使仪器的部分硬件功能软件化，并封装形成模块。 (2)各个仪器原功能可以根据需要由用户通过软件来定义，而不必由厂家事先定义好。 (3)功能灵活并且价格低。大部分传统计量仪器(尤其是专用计量仪器)不仅价格昂贵，并且功能单一;但是虚拟仪器价格低，可重复利用，功能灵活多变。 (4)技术更新快，研制周期短。 (5)虚拟仪器开放，可与计算机同步发展，可与网

20、络及其它周边设备互联。 与传统非数字化仪器相比，虚拟仪器的最大优势是以计算机技术为平台，充分发挥了软件的作用。还有用户自定义仪器功能、结构，维护费用低等优势，且人机对话使用方便、开放性好。【5】2.1.2 LabVIEW的虚拟仪器技术 最近这些年来，世界各国的虚拟仪器公司开发了很多虚拟仪器开发平台软件。最早和最具影响的开发软件，是NI公司的LabVIEW软件和LabWindwos/CVI开发软件。LabVIEW采用图形化编程方案，是极其实用的开发软件。LabWindows /CVI是为熟悉C语言的开发人员准备的，在Windows环境下的标准ANSIC开发环境。 创立于1976年的Nationa

21、l Instruments(美国国家仪器有限公司)在业界最先提出“虚拟仪器”( Virtual Instrumentation)概念。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助操作者创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。 在本次发动机燃烧测试系统的开发中选用的是NI公司的LabVIEW软件。LabVIEW全称是Laboratory Virtual Instrument Engineering Work bench，和常用的BASIC ，C或C+ 一

22、样，它是一个功能比较完整的编程语言，除了编程方式与我们熟知的传统语言不同外，它具备语言的所有特性，被称为G语言。G语言是一种适合应用于各种编程任务具有扩展函数库的通用编程语言。G语言定义了数据模型、结构类型和模块调用语法规则等编程语言的基本要素，在应用灵活性和功能完整性和上不逊于任何高级语言，同时G语言丰富的扩展函数库还为用户编程提供了极大的方便，这些扩展函数库主要面向数据采集、GPIB和串行仪器控制，以及数据分析处理、数据显示和数据存储。 G语言还包括通常运用的程序调试工具，例如允许设置断点，单步调试，数据探针和动态显示执行程序流程等功能。G语言和传统高级编程语言相比最大的特点在于编程方式，

23、一般高级语言都是采用文本编程，而G语言采用图形化编程方式。LabVIEW是专门为工程师开发的一种语言，即便是编程经验很少的人员经过短时间的学习就能掌握LabVIEW的一些基本知识，编写简单实用的程序。因为LabVIEW用的是科学家、技术工人和工程师都很熟悉的图标、想法、术语，采用了基于图形符号而不是文本语言来描述编程的过程。同时，LabVIEW提供了大量结构比如动态连接库(DLL), ActiveX等来与外部代码和软件连接，比如C ， MATLAB等，同时也能和Microsoft Word, Microsoft Excel等通信。 LabVIEW还提供了一种高效快捷的方式，能成功编制测试仪器和

24、数据采集系统。把LabVIEW运用到原形、设计、实现仪器系统上可以充分减少开发系统所用的时间，提供4到10倍的生产率。LabVIEW有大量经过压缩了的用户基本知识，多年的产品信息反馈，强有力的工具包，这些都会给使用者很大的帮助。最后，NI公司的用户网络和技术支持能保证使用者方案的成功开发。现在LabVIEW在包括航空、航天、通信、汽车、半导体和生物医学等世界范围内众多领域得到了广泛的应用。从简单的仪器控制、数据采集到尖端的测试和工业自动化，从大学实验室到工厂，从科学研究到技术集成，都可以发现应用LabVIEW的成果和开发产品。【12】2.1.3 LabVIEW软件组成 以LabVIEW为开发平

25、台研制的用户程序被称为虚拟仪器程序，简称VI，它是LabVIEW的基本程序单位。对于简单的测试任务，可以由一个独立的VI完成，而复杂的测试应用是通过VI之间的层次调用结构构成，高层功能的VI调用一个或多个底层特殊功能的VI. 一个基本的VI由三部分组成:前面板(Panel)，框图程序(Diagram Program)和图标连接端口(Icon/Terminal)。 1.前面板：前面板就是图形化用户界面，通过控件菜单用于设置输人数值和观察输出量。在前面板中，用户可以使用各种图标，如旋钮、按钮、开关、实时趋势图和事后记录图等，就像真实的仪器面板一样。同时，各个VI的建立存取、关闭等管理操作也均由面板

26、上的命令菜单完成。 2.框图程序：每一个前面板都有一个框图程序与之对应。框图程序用图形化编程语言编写，可以把它理解为传统编程语言中的源代码，这正是LabVIEW的最大特色。框图程序由节点(Node)和数据连线(Wire)组成。节点是VI程序中的执行元素，类似于文本编程语言中的语句、函数或者子程序。节点之间由数据连线按照一定的逻辑关系相互连接，可定义框图程序内的数据流动方向。节点之间、节点与前面板对象之间是通过数据端口和数据连线来传递数据的。数据流是LabVIEW的一个特有概念，也是一个重要的概念，在程序执行过程中，VI要遵循数据流模式。框图中的节点通过连线连接在一起，连线定了数据在程序中的流动

27、方向。当一个节点的所有输入齐备时，程序才会执行这一个节点。当一个节点执行完毕后这个节点将沿着数据流路径输出所有的输出数据。 3.图标/连接端口。图标连接端口把VI变成一个子VI程序(SubVI )，然后可以像子程序一样在其他VI中调用。2.2基于LabVIEW的声卡信号采集分析系统设计2.2.1 声卡信号采集系统总体设计方案声卡采集系统原理框图如下图1所示。它主要由声源、信号调理模块、计算机声卡以及安装于计算机机上的LabVIEW软件等几部分组成。工作过程为：输人时，测试信号首先经过信号调理电路，利用PC机声卡的麦克风输入（mic in）或线路输入（line in）作为信号的输人端口，将获取到

28、的模拟音频信号经过左右两个通道和A/D转换后送入计算机，通过LabVIEW编写的采集程序进行各种处理和保存；输出时，经过采集系统处理的数据通过总线将数字化的信号以PCM方式送到D/A转换器，编程模拟的音频信号由线路输出（line out）端口通过耳机或音响转换为音波播放出来。信号调理电路：在信号进人声卡之前必须经过信号调理，主要包括信号的放大、滤波、隔离和线性化处理，以使其能够被声卡正确的识别。声卡的麦克风（mic in）输人端具有高增益放大器，会使得信号产生较大失真，所以选择线路（line in）输入信号时，其输入电压应为-1+1V。声卡：计算机的声卡作为数据采集卡，其A/D转换功能已经成熟

29、，而且计算机无需添加额外配件便能完成所有音频信号的采集功能，具有价格低廉、采样精度高，与LabView结合编程简单等优点，因此，利用声卡可以构成一个较高采样精度、中等采样频率、灵活性好的信号采集系统。声卡主要技术指标有采样位数、采样频率、频率范围和频率响应、基准电压等。（1）采样位数：采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就越真实。如今市面上所有的主流产品都是16位的声卡，而一般的数据采集卡大多也才有12位，因此，声卡相较于常用的数据采集卡毫不逊色。【8】（2）采样频率：采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越

30、真实越自然。在当今的主流民用声卡上，采样频率一般共分为8 KHz 、11.025KHz、22.05KHz和44.1KHz四个等级，少数可以达到48 KHz 。对于20Hz20KHz范围内的音频信号，如果采用48 KHz采样频率，虽然理论上是可行的，但是效果已经不是最好。因而使用声卡的局限性就是不允许用户在最高采样率下随意设定采样频率。对于高于48KHz的采样频率人耳已无法辨别出来了，因此没有实用价值。（3）频率范围和频率响应：前者是指音响系统能够回放的最低有效回放频率与最高有效回放频率之间的范围；后者是指将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时，音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相

31、位随频率而发生变化的现象。以声卡作为虚拟测试仪器的硬件设备必须对其频率特性有所了解。本系统所用计算机主板集成声卡是Reaktek的ALC880 Codec，根据其性能指标，设置采样率为44.1KHz，采样位数为双通道，采样比特数为16位，以保证采样时的干扰较小、波形稳定。【9】（4）基准电压：声卡没有基准电压，因此无论是A/D还是D/A转换器，都需要用户参照基准电压进行标定。【10】2.2.2 声卡信号采集系统设计实现LabVIEW软件是一种基于图形语言编程的可视化软件开发平台，与VC，VB等其他可视化编程语言相比，其函数库丰富、编程简单直观、调试方便，而且界面开发简单，界面风格与传统仪器相似

32、。LabVIEW是一个外观和操作能模仿实际的仪器的程序开发环境，类似于C、BASIC等编程语言。但LabVIEW的特点在于，它使用图形化编程语言G在流程图中创建源程序，而非使用基于文本的语言来产生源程序代码。LabVIEW还整合了诸如满足GPIB、VXI、USB、RS-232和RS-485以及数据采集卡等硬件通讯的全部功能。内置了便于TCP/IP、Active X等软件标准的库函数。虽然LabVIEW是一个通用编程系统，但是它也包含了数据采集和仪器控制等特别设计的函数库和开发工具。由于LabVIEW所使用的术语、图标和概念都是技术人员、科学家、工程师所熟悉的，故而即使用户没有多少编程经验，同样

33、也能利用LabVIEW来开发自己的应用程序。【11】以LabVIEW为基础的本声卡信号采集系统主要完成了信号采集、存储、回放和频域分析等功能。本设计对于信号采集如此多的功能采用了分模块显示设置，这样使得主程序前面板简单明了，且功能齐全，方便了用户的操作。2.2.3基于声卡开发系统的特点声卡是一个优秀的数据采集系统它同时具有AD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。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

34、；一般声卡16声卡的采样位数可达16 位甚至32位；声道为立体声双声道，可同时采集两路信号，需要 时还可选用多路输人的高档声卡或配置多块声卡：每路输入信号的最高频率可达2205KHz，输出16位的数字音频信号，声卡最高频率可达441KHz，但使用声卡作采集卡要注意的是线路输 人端口最高电压要限制为1v，因此需要设计一个串联电路进行降压输入。【4】燃烧测试系统的开发设计第三章 燃烧测试系统的开发设计3.1系统硬件的设计3.1.1声卡的信号采集原理本虚拟示波器用声卡来采集交流音频信号，信号处理都是在计算机中用软件实现的，所以硬件并不复杂。声卡输人电压不能太大，一般的声卡是Vl左右，所以如果要测量可

35、能大于Vl或微伏信号的设备，要外接信号调理电路，把信号衰减或放大到声卡的量程范围内，具体框图如右: 从数据采集的角度看，声卡是一种音频范围内的数据采集卡，是计算机与外部模拟量环境联系的重要途径。一般声卡都是由以下几部分组成:声音控制/处理芯片，功放芯片，声音输入/输出端口等。声音控制/处理芯片是声卡的核心，集成了采样保持、A/D转换、D/A转换、音效处理等电路，它决定了声卡的性能和档次，基本功能包括对声波采样和回放的控制、处理MIDI指令等，有的厂家还加进了混响、合声、音场调整等功能.功放芯片完成信号的功率放大以推动喇叭发声工作。声音输入/输出端口是音频信号的输人和输出，它主要有外接端口和内接

36、端口。外接端口有“SKP Out”喇叭输出端口，“wave out(或Line Out)”线性输出端口，“Line In”线性输人端口，“Mic”麦克风输人端口，还有MIDI端口，连接电子乐器以及连接游戏控制器。内接端口是内置的输人/输出端口，是DC音频接口，通过3-4针的音频线直接。现在越来越多的主板上集成有声卡。民用声卡的价格十分低廉，普通声卡，具有16位的量化精度、数据采集频率是44.1Hz，完全可以满足特定应用范围内数据采集的需要，个别性能指标还优于普通商用数据采集卡。图3-2是一个声卡的硬件结构示意图。一般的声卡都有Line in、Mic、SPK Out、 Line In接口和mic

37、都可以用于外部音频信号的输入Line in接口和Mic都可以用于外部音频信号的输人，只不过后者可接人较弱的信号，幅值大约为0.02一0.2v，显然这个信号较易受到干扰，因而常使用Line In，它可接入幅值约不超过1v的信号。虽然多数声卡的输人是双通道的，但接人Mic插头线往往将这两个通道短接成了一个通道。另外，这两个通道是共地的。图3-3是声卡的工作框图，模拟声信号经过声卡前置处理及A/D转换后变成数字信号，送人输人缓冲区，然后通过各种数字信号处理的方法对波形输人缓冲区的数据进行处理，完成声音消噪、音效处理、声音合成等功能，最后把处理好的数据把保存到存储设备，这就是声音信号的录制过程。相应的

38、声音信号回放过程为:把处理好的数据送到输出缓冲区，再由声卡的D/A转换，将数字音频转换为模拟信号，经过功率放大，送到喇叭。如果将工程中所需采集的信号仿照声音信号输人，即可实现对信号的采集和存储 声卡不提供基准电压，因此无论是A/D还是D/A在使用时，都需要用户自己参照基准电压进行标定。【4】3.1.2 衰减电路 要测量可能大于1V信号的设备，一定要对声卡的输人端口进行保护，否则一旦输人过载，极易损坏声卡。特别是价格昂贵的中高档声卡，更应该小心保护，以免带来大的损失，图3-4为电压衰减电路， 图3-4 电压衰减电路如上图所示，中间一根线为公共接地线，旁边两根线对应的两个通道，其中一个通道串联一个

39、25K:1K的电路，另一个通道串联一个11K：1K的电路，可以有效地保护声卡。3.2系统软件的设计3.2.1. 声卡设置模块1. Labview提供了一系列使用Windows底层函数编写的与声卡有关的函数。这些函数使用Windows底层函数(不用更高级更方便的Mc工函数以及Direcxt接口)直接与声卡驱动程序打交道，因而封装层次低，速度快，而且可以访问、采集缓冲区中任意位置的数据，具有很大的灵活性，能够满足实时不间断采集的需要。LabvIwE有强大的信号处理能力。其中音频输人的相关节点从功能模板中的调用 图3-5 声卡信号采集图标2.声卡设置前面板 图3-6声卡设置前面板3声卡设置程序图3-

40、7声卡设置程序框图3.2.2实时数据采集1.实时数据采集前面板图3-8 实时数据采集前面板2.实时数据采集程序图3-9实时数据采集程序框图3.2.3 采集一个循环的数据1.采集一个循环的数据前面板图3-10采集一个循环的数据前面板2. 采集一个循环的数据程序设计图3-11 采集一个循环的数据程序设计框图3.2.4 P-图P-图前面板图3-12 P-图前面板2.P-图程序设计图3-13 P-图程序设计框图3.2.5 P-V图1. P-V图前面板图3-14 P-V图前面板2.P-V图程序设计图3-15 P-V图程序设计框图3.2.6 变量输入和数据分析本次的发动机参数参照型号的发动机，得出结果如下

41、图所示图3-16 变量输入和数据分析17结论第四章 结论 本文采用PC技术、DSP技术和LabVIEW多线程技术，实现了对音频信号实时、高保真的采集与处理。实践证明，用声卡来采集数据，整个系统性价比高，通用性强，界面友好，数据存储方便，性能稳定可靠，其个别性能指标甚至优于市售数据采集板卡，而价格却不到后者的十分之一。在PC上配置多块声卡并行工作，完全可以构成一个多通道数据采集系统，以满足特定应用范围内数据采集的需要。如果采用笔记本电脑则无需添加任何硬件就可以构成便携式测量系统。在声卡性能越来越好、成本越来越低、普及率越来越高的情况下，这种办法值得在工程测量应用及相关实验室中进一步推广和扩充。例如，对环境噪声进行实时监测，采集语音信号并进行分析和处理来实现语音识别，还可以实现信号发生器及万用表等设备在音频范