CN106404167A - 基于虚拟仪器的消声室测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于虚拟仪器的消声室测试系统，包括硬件部分和嵌入在计算机内的软件，所述硬件部分包括分别与所述软件相连接的声学传感器、信号调理电路和数据采集卡，所述信号调理电路上设置有信号调理模块和信号滤波模块，所述软件包括具有虚拟仪器风格的图形界面，所述图形界面实现串行通信、数据采集控制、信号处理分析运算、接口编程模块、数据库访问和数据远程访问。本系统技术灵活性强、易于升级和维护、分时资源复用、减少不必要的重复投资、降低系统的开发成本。

Description

基于虚拟仪器的消声室测试系统

技术领域

本发明涉及测试系统应用领域，尤其涉及一种基于虚拟仪器的消声室测试系统。

背景技术

现在的消声室测试系统大多利用丹麦B&K公司的PULSE电声测量系统，该系统由硬件、软件和配套的附件组成，用于噪声、振动测量等多用途以及面向任务的分析。该系统由Windows环境下的PULSE Tool软件控制运行。

上述测试系统虽然可靠，能满足大多数声学测试要求，精度也比较高。但设备的投入成本过高，仪器的测试功能由仪器制造商确定，测量功能不允许用户自行修改，其均以固定的测试功能形式出现，而为了实现不同的测试功能，需要不同的仪器，资源利用率较低，维护、开发费用高。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供基于虚拟仪器的消声室测试系统，已达到技术灵活性强、易于升级和维护、分时资源复用、减少不必要的重复投资、降低系统的开发成本的目的。

为了解决上述技术问题，本发明提供基于虚拟仪器的消声室测试系统，包括硬件部分和嵌入在计算机内的软件，所述硬件部分包括分别与所述软件相连接的声学传感器、信号调理电路和数据采集卡，所述信号调理电路上设置有信号调理模块和滤波模块，所述软件包括具有虚拟仪器风格的图形界面，所述图形界面实现串行通信、数据采集控制、信号处理分析运算、接口编程模块、数据库访问和数据远程访问。

虚拟仪器也称计算机个人仪器，是当今计算机辅助测试领域的重要技术。应用于消声室测试系统虚拟仪器利用强大的图形环境和接口通信功能，建立虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据分析和显示，代替了传统的仪器并改变了传统仪器的使用方法，用户可以根据自己的需求定义仪器功能，提高仪器的使用功能和效率，大幅降低了仪器的价格和研发周期。虚拟仪器技术灵活性强，可以使测试系统规模最小化，易于升级和维护，分时资源复用，可以使用现有硬件组成另一套测试系统，从而减少不必要的重复投资，降低系统的开发成本。

进一步地，所述硬件部分还包括机箱，所述声学传感器设置在所述机箱外部，所述信号调理电路和数据采集卡收纳在所述机箱内，机箱可直接与计算机连接。

进一步地，所述声学传感器内配置自由声场传声器、低噪声自由声场传声器、声压校准器和传声器球形安装支架，能够满足40点法测试需求。

进一步地，所述信号调理电路对声学传感器输出的电信号进行滤波、转换的预处理。

进一步地，所述数据采集卡设置为多路同步采样模拟输入，24位分辨率ADC具有114dB动态范围，结合可变抗混叠滤波器保证数据高速、实时的采集。

进一步地，所述声音及振动分析、信号处理编程模块进行声音信号动态扫频信号的分析及处理，实现声压级、声功率参数的测试。

进一步地，所述软件采用LabVIEW作为开发平台，其包括数据采集子单元、数据分析单元、程序用户界面单元、用户界面单元、PXI模块单元、声音及振动工具套件单元和驱动单元。

进一步地，所述声音及振动工具套件单元具有噪音、振动、杂音测试、倍频程分析、频域分析、瞬态分析和机器运行工况监测的功能。

附图说明

图1为本实施例的硬件部分结构框图；

图2为本实施例的软件部分结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1-2所示，基于虚拟仪器的消声室测试系统，包括硬件部分和嵌入在计算机内的软件，构建了基于虚拟仪器技术的消声室声学测试平台，从根本上摒弃了使用人工耳、分析仪等昂贵的测试仪器等来进行测试的传统方法，所述硬件部分包括机箱和分别与所述软件相连接的声学传感器、信号调理电路、数据采集卡，实现了系统的柔性测试功能，所述声学传感器设置在所述机箱外部，所述信号调理电路和数据采集卡收纳在所述机箱内，机箱可与计算机连接；所述声学传感器用于将声音信号转换为电信号，应选择适合灵敏度、频率的范围及动态的范围；传声器系统配置了自由声场传声器、低噪声自由声场传声器、声压校准器和传声器球形安装支架，所述数据采集卡设置为多路同步采样模拟输入，24位分辨率ADC具有114dB动态范围；

所述信号调理电路上设置有信号调理模块，所述信号调理电路对声学传感器输出的电信号进行滤波、转换的预处理；

所述软件的设计是在硬件设计的基础上，实现包括声音分析、处理、测试模块、数据加密和解密和通讯等功能模块，所述软件包括具有虚拟仪器风格的图形界面，所述声音及振动分析、信号处理编程模块进行声音信号动态扫频信号的分析及处理，实现声压级、声功率参数的测试，所述图形界面实现串行通信、数据采集控制、信号处理分析运算、接口编程模块、数据库访问和数据远程访问，而虚拟仪器技术充分利用了计算机强大的图形环境和接口通信功能，建立虚拟仪器面板；

所述软件采用LabVIEW作为开发平台，其包括数据采集子单元、数据分析单元、程序用户界面单元、用户界面单元、PXI模块单元、声音及振动工具套件单元和驱动单元，所述声音及振动工具套件单元包括具有噪音、振动、杂音测试、倍频程分析、频域分析、瞬态分析和机器运行工况监测的功能。

软件部分的主体为信号分析、处理及数据传输。信号的采集和处理是本系统测试主控模块设计和实现中的核心部分。在解决此问题的过程中，以PXI模块为硬件基础，结合LabVIEW Express图形化开发环境中的LabVIEW声音及振动工具套件 (Sound andVibration Toolkit)作为声音信号分析的软件平台，此组合简化了许多声音与振动应用的开发过程。在声音及振动工具套件中包含了失真特征分析如噪音、振动和杂音(NVH)测试，倍频程分析、频域分析、瞬态分析等功能，以及机器运行工况监测等。本系统用到声音及振动工具套件再加上Lab View中基本的滤波、计算、加权等信号处理模块，实现符合标准要求的声学参数测试系统。

该系统能满足GB/T6882、ISO3745声学声压法测定噪声源声功率级消声室和半消声室精密法；GB/T 4214.1声学家用电器及类似用途器具噪声测试方法第1部分通用要求、GB/T18313声学信息技术设备和通信设备空气噪声的测量等国内外噪声标准的测试要求。主要技术要点如下：

1、将虚拟仪器技术应用于消声室声学测试系统研究。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。

2、利用传感器及PXI板卡式设备进行信号调理及采集，结合虚拟仪器开发环境实现噪音、振动、频域分析、瞬态分析、等算法功能，达成对被测物的声压级、声功率等参数的测量。

3、以网络传输技术为基础实现了系统软件的网络通信功能，可选择数据加密机制后通过网络将测试数据进行实时交互。

为了提高国内在声学测试领域内的技术水平，同时从根本上改变传统测试方式中所存在的成本高、柔性差和效率低等弊端，因此引入虚拟仪器技术。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.基于虚拟仪器的消声室测试系统，其特征在于：包括硬件部分和嵌入在计算机内的软件，所述硬件部分包括分别与所述软件相连接的声学传感器、信号调理电路和数据采集卡，所述信号调理电路上设置有信号调理模块和滤波模块，所述软件包括具有虚拟仪器风格的图形界面，所述图形界面实现串行通信、数据采集控制、信号处理分析运算、接口编程模块、数据库访问和数据远程访问。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器的消声室测试系统，其特性在于，所述硬件部分还包括机箱，所述声学传感器设置在所述机箱外部，所述信号调理电路和数据采集卡收纳在所述机箱内。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器的消声室测试系统，其特性在于，所述声学传感器内配置自由声场传声器、低噪声自由声场传声器、声压校准器和传声器球形安装支架。

4.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器的消声室测试系统，其特性在于，所述信号调理电路对声学传感器输出的电信号进行滤波、转换的预处理。

5.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器的消声室测试系统，其特性在于，所述数据采集卡设置为多路同步采样模拟输入，24位分辨率ADC具有114dB动态范围。

6.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器的消声室测试系统，其特性在于，所述声音及振动分析、信号处理编程模块进行声音信号动态扫频信号的分析及处理，实现声压级、声功率参数的测试。

7.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器的消声室测试系统，其特性在于，所述软件采用LabVIEW作为开发平台，其包括数据采集子单元、数据分析单元、程序用户界面单元、用户界面单元、PXI模块单元、声音及振动工具套件单元和驱动单元。

8.根据权利要求7所述的基于虚拟仪器的消声室测试系统，其特性在于，所述声音及振动工具套件单元具有噪音、振动、杂音测试、倍频程分析、频域分析、瞬态分析和设备及数据运行工况监测的功能。