摘 要

数据采集一向是整个科研工作中的基础和重中之重，例如声音，温度，湿度等信号的采集和处理一向都是科学家研究的中点，利用Labview可以对信号进行更方便的采集传输和转换为相应的数据模式来进行处理，所以说Labview程序在数据采集中的应用研究可以视数据采集更加的方便快捷和精确。本文围绕基于声阵列的Labview软件设计主要展开以下的几点工作：

1. 了解基于Labview数据采集的工作原理及实现方法；

2．完成基于声发射的Labview软件设计，明确声波发射参数要求；

1. 完成256通道的数据采集软件系统设计，实现声发射和接收的软件集成设计与要求；

其中我们利用集成的16x16麦克风阵列作为声阵列完成声发射的基础装置，同时根据16x16的麦克风阵列完成256通道的数据采集软件设计。Labview软件应用广泛，在数据采集方面编程实现简单。本研究主要是利用Labview采集声阵列数据，实现多通道的同步采集，完成软件设计工作。

关键词：Labview; 数据采集; 声阵列

Abstract

Data collection has always been the basis and priority of the whole research work, such as sound, temperature, humidity and other signal collection and processing has always been the midpoint of the scientists, the use of Labview signal can be more convenient to capture transmission and conversion For the corresponding data model to deal with, so that Labview program in the application of data collection can be seen as data collection more convenient and accurate.This article focuses on the sound array based Labview software design mainly to start the following work:

1. Understand the working principle and implementation method of Labview data acquisition based on Labview;

2. Complete the sound emission based on the Labview software design, clear sound emission parameters required;

3. Complete the 256-channel data acquisition software system design, to achieve the sound emission and receive software integration design and requirements;

In Which we use the integrated 16x16 microphone array as an acoustic array to complete the basic device of acoustic emission, while the 16x16 microphone array to complete the 256-channel data acquisition software design.

Labview software is widely used, and programming is simple in data acquisition. This study mainly uses Labview to collect acoustic array data, realize multi-channel synchronous acquisition, complete the software design work.

Key words： Labview; data acquisition; acoustic array; multi-channel synchronous acquisition

目 录

第1章 绪 论 1

1.1课题研究背景 1

1.2研究的目的及意义 1

1.3国内外研究现状 2

1.4研究内容及方法 3

1.4.1研究方法 3

1.4.2研究内容 3

第2章 Labview数据采集软件设计的原理 5

2.1数据采集的原理 5

2.2 DAQ数据采集系统 5

第3章 本次课题的研究方法 7

第4章 数据采集系统声阵列的硬件基础 9

4.1 16 x 16麦克风阵列 9

4.2信号发生和传输装置 10

4.3 信号处理电路 11

4.4 USB-4000-BNC数据采集卡 12

第5章 软件部分的设计和调试 14

5.1 实现串口通信设计 14

5.2 DAQ采集程序的设立 15

5.3 数据采集的结果和显示 19

第6章 总结及设计的展望 23

6.1论文总结 23

6.2本文中存在的设计中的不足以及未来的展望 23

参考文献 25

致 谢 27

第1章 绪 论

1.1课题研究背景

随着时代的进步和发展，电子技术和计算机技术有了长足的发展，人们对于虚拟仪器方面的需求和要求越来越高，而Labview作为其中的佼佼者，正因为其各方面极其优秀和便利特点而被逐渐被人们所青睐。近年来由于科学技术的发展和工业制造的需求，测试测量技术正在受到广泛关注，正是由于电子技术和计算机技术的发展和广泛的应用以往传统的测量技术和测量仪器由于其自身的某些例如精度不够准确、操作不够方便等缺陷例越来越不适应高速发展的社会的需求，满足不了各方面的要求，因而我们需要对测试测量技术做出相应的改进，使其能够满足各方面的需求，所以基于计算机软硬件系统和数据采集硬件的电路的多功能数据采集系统应运而生，多功能、多通道的数据采集系统相较于单一通道的数据采集系统来说有着的天然的优势，能够采集足够多的数据和能够采集足够多样化的信号，而麦克风阵列组成的声阵列相比于单一的麦克风采集装置具有良好的抑制信噪比的特点可以实现声发射参数的完美接受和传输同时16x16的麦克风阵列可以实现256通道的多通道数据采集可以达到本次研究的目的。

本次课题实际上是对麦克风集群的多路声音传感器进行数据采集并进行显示和保存，在以声阵列为硬件基础和以虚拟仪器技术为软件技术基础上设计一个多通道的数据采集、分析、保存系统，目的就是为了设计出多通道的多功能的声发射的数据采集系统，利用声阵列可以更好的提高传输的精度和传输的效率，可以对声发射的多个参数进行采集，多个通道的采集。将采集的数据通过数据传输断口将声发射的各个参数传到以虚拟仪器技术构建的上位机。并且上位机的软件系统可以以多种多样的文件格式将保存的数据进行保存。我们本次的研究主要是针对软件系统的研究，所以我们使用Labview图形化编程语言来进行上位机的设计，也就是所谓的系统软件部分的设计。它具有传统设备无法比拟的开发周期短，可维护性强等特点，并且具有较高的实用性。

1.2研究的目的及意义

目前工业和科学研究上上对数据采集和测量上有很大的需求，特别是在桥梁的维护参数的采集、大型建筑的检测监控上面，现有的设备已经不能满足人们对多种信号的测量精度、速度准确率的需求，因此我们应该提出一种新的方式、新的测量方法来满足这一需求。目前的其实有很多的学者和研究人员已经针对不同的需求已经做出了各式各样的数据测量和采集系统，比如基于研华数据采集卡的Labview数据采集程序、基于声卡的Labview数据采集程序和基于网络的远程数据采集等等。这些系统各有各优缺点，研华数据采集卡有可能与电脑的系统产生冲突，但是测量精度还是有保障的，但是代价比较高和利用率偏低。基于声卡和基于网络远程数据采集可以提高资源的利用率，但是对操作的指标有影响，例如声卡的测量对象的频率只在音频范围之内。虽然每个样式的数据采集的优缺点不同，但计算机硬件和软件的飞速发展为某一特定情况下的数据采集提供了最优的选择,基于声阵列的Labview数据采集软件设计可以从数据采集系统中择优并建立数据采集系统，利用麦克风阵列良好的特性来实现多通道（256）通道的数据采集、保存和处理。

1.3国内外研究现状

虚拟仪器从一开始的出现就受到了人们的广泛的关注和青睐并且迅速的占领了大部分测量、数据采集的领域并且逐步的取代了传统的插入式数据采集设备。在以往的许多的科学研究和测试测量以及各种的实际应用中许多配有PCI、PXI/CompactPCI、PCMCIA、USB、IEEE1394、ISA并行或串口接口的个人电脑采集数据，利用插入式设备将采集的数据传输到电脑中去进行处理和用于数据研究，由此可见数据采集硬件和电脑和处理设备是分离的。然而虚拟仪器的数据采集系统由于将硬件例如传感器、信号调理器、数据采集硬件和电脑等设备和软件开发平台相结合使得其更为方便统一，所以它得到迅速发展。