摘 要

随着社会经济的快速发展和人民生活水平的提高，噪声问题越来越引起人们的重视，如何迅速监测到噪声并采取降噪措施是迫切需要解决的问题；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。LabVIEW软件是虚拟仪器设计平台的核心，是一种图形化编辑语言，集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，在测试系统程序编写中具有独特的优越性。因此进行“基于LabVIEW的噪声测试系统设计”研究具有一定的实际工程应用价值。

本文选择规格合适的硬件来组成测试系统的硬件结构，使用 LabVIEW软件对所涉及的硬件装置进行适配，设计一套与硬件装置联合完成对噪声信号的采集、存储和实时显示的测试程序，可以为噪声信号实时测量研究提供指导。结果表明：使用LabVIEW开发平台来设计噪声测试系统的测试程序十分方便，可以根据设计需求使用LabVIEW中提供的具有特色功能VI模块调整程序。使用DAQ功能来设计数据采集程序大幅简化了VI程序设计，可以轻松适配设备和接口，实现数据文件实时读写与分析。

关键词：虚拟仪器；LabVIEW；噪声；检测

Abstract

Noise is full of living environment in modern society. Real-time monitoring and analysis of noise signals in the environment can effectively help to manage and control the noise in the environment and optimize the living environment. Virtual instrument and computer technology greatly improve the method of noise monitoring and analysis, simplify the test system and speed up the development process. According to the above conditions, the research of "the design of the noise test system based on LabVIEW" has practical value in engineering.

In this paper, the hardware foundation of the noise test system is designed, and the signal acquisition equipment is adapted based on the LabVIEW development platform. A set of test program is designed to complete the acquisition, storage and real-time display of the noise signal jointly with the hardware device, which can provide guidance for the research of the noise signal real-time measurement. The results show that it is very convenient to use LabVIEW development platform to design the test program of the noise test system. According to the design requirements, we can use the special function VI module provided in LabVIEW to adjust the program. Using DAQ function to design data acquisition program greatly simplifies the VI program design, which can easily adapt to equipment and interface, and realize real-time reading, writing and analysis of data files.

Key words：Virtual Instrument; LabVIEW; Noise; Detection

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的和意义 1

1.3 国外研究现状 1

1.4 国内研究现状 2

1.5 研究内容和技术路线 2

1.6 本章小结 3

第2章 噪声测试的声学基础 4

2.1 噪声学基本概念 4

2.2 噪声学基本方程 4

2.3 声源与声场 5

2.4本章小结 6

第3章 噪声测试系统的硬件基础 7

3.1 噪声测试系统的性能需求 7

3.2 硬件组成原理 7

3.3噪声测试系统的硬件选用 7

3.3.1传声器原理 8

3.3.2传声器的选用 9

3.3.3采集卡的选用 12

3.4 本章小结 14

第4章 噪声测试系统的测试程序 15

4.1 LabVIEW开发平台 15

4.2 DAQ助手和NI-DAQmx高级编程 15

4.3.噪声测试系统的测试程序 16

4.3.1 数据采集模块 17

4.3.2数据存储模块 17

4.3.3 数据处理模块 18

4.3.4数据显示模块 18

4.4 本章小结 19

第5章 结论及展望 20

5.1 结论 20

5.2 展望 20

参考文献 21

致谢 23

第1章 绪论

1.1 研究背景

噪声为人们所厌恶，现代社会对控制生活环境的噪声水平的愿望越来越强烈。从物理学角度来看，噪声是由许多种有着不同频域特征与时域特征的不同强度声波无规律组合而成的，这类声波能够让人们心情郁结。由此可知，可以控制生活环境的噪声水平，开发能够实时监测噪声的测试系统显得尤为重要^[1]。另一方面，在微机技术不断进步发展的背景下，以微机技术基础的虚拟仪器技术发展也突飞猛进，虚拟仪器技术相比传统测试技术有极大优势，在工程测试领域得到广泛应用。虚拟仪器的应用使得不用专业设备的情况下运用现代信号处理方法处理噪声信号成为可能^[2]-[4]。

1.2 研究目的和意义

通过噪声测试系统整体的硬件装置调研，进行测量和数据采集领域的专业硬件装置的性能比较研究，实现整体硬件装置的型号功能匹配；编写硬件结构的软件测试程序，完成硬件装置和软件程序的性能调试，通过软件程序和硬件装置的联合完成对噪声信号的采集、存储和实时显示等功能，为噪声信号实时测量研究提供指导。

虚拟仪器和微机极大改善了噪声监测分析方法，但是国内外的噪声监测依旧非常依赖设备性能的提升与算法的实现。虚拟仪器简化了系统，在与硬件基础的适配仍需要改进。为改善生活环境需要对噪声进行监测与分析，运用虚拟仪器将简化设备，可以加快开发流程，因此进行“基于LabVIEW的噪声测试系统的设计”研究在许多工程应用中具有一定的实际价值。

1.3 国外研究现状

国外很早就开始了有关声学测量的研究，无论是用来监测噪声的仪器的制造工艺、设计和技术，还是测试软件，相关技术都已经比较成熟。P.S.Bednyakov, I.V.Shnaidshtein,B.A.Strukov等学者将LabVIEW应用于薄膜的研究，用热噪声发研究铁电薄膜的自动装置^[5]。C.I.Dumitrescu, I.M.Moise, B.Soare, N.Dumitru等研究者提出了一种用图形语言LabVIEW实现最小均方（LMS）算法的方法。结果表明，LabVIEW是一种方便、有效的算法实现方法^[6]。Kalamani.M,Valarmathy.S等学者提出了一种改进的噪声跟踪算法用于语音增强, 将平均噪声功率从原始噪声信号功率的90%提高到97%。虚拟仪器技术已在测试技术领域发挥重要重用^[7]。López Juan Manuel，Alonso Jesús,Asensio César,Pavón Ignacio,Gascó Luis, de Arcas Guillermo等人为降低大城市长期噪声检测活动的成本，提出一种基于数字信号处理器的智能城市室外噪声监测声学传感器^[8]。