CN205228636U - 一种基于计算机的音频信号采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种信号采集系统，更具体地说涉及一种基于计算机的音频信号采集系统，成本低，且信号采集范围宽且可调，信号采集的真实性高和可靠性好。传感器用于采集外界信号并将采集到的信号转换为电信号输出。功率放大器对传感器输出的电信号进行放大传输。模拟信号滤波器对输入信号进行选通以选出声卡所需的频率波。声卡对模拟信号滤波器输入的信号进行模数转换后输出。信号发生器为声卡提供信号源。数字信号滤波器用于对输入信号进行抗混滤波和高频噪声滤波。中央处理器完成数据的分析和处理。中央处理器控制声卡的采样速率和采样频率。

Description

一种基于计算机的音频信号采集系统

技术领域

本实用新型涉及一种信号采集系统，更具体地说涉及一种基于计算机的音频信号采集系统。

背景技术

振动测试的核心是振动的数据采集和分析，现在实验中采用的振动信号的数据采集卡，例如NI公司的446X系列，性能优越，但价格昂贵。而国内一些厂家的数据采集卡，性能不能完全满足振动信号采集的要求。声卡作为一种声音的录制和发生器件，是我们常用PC不可或缺的部分。声音的录制与振动信号的采集同属动态信号采集的范畴，两者的机理基本相同，鉴于计算机的普及无论集成或者独立的声卡已经成为极易获取的资源。也有众多研究用声卡来采集信号，但是在音频范围外的20Hz以下信号的采集方法，大多数只是在音频范围内来采集和处理振动信号。在进行振动一类动态信号分析时如何保证所获取信号的真实性、可靠性也是利用声卡进行信号采集的难点。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是：提供一种基于计算机的音频信号采集系统，成本低，且信号采集范围宽且可调，信号采集的真实性高和可靠性好。

为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种信号采集系统，更具体地说涉及一种基于计算机的音频信号采集系统，包括恒流源、传感器、功率放大器、模拟信号滤波器、声卡、信号发生器、数字信号滤波器和中央处理器，成本低，且信号采集范围宽且可调，信号采集的真实性高和可靠性好。

恒流源的输出端与传感器的输入端相连，恒流源为传感器提供电能，传感器用于采集外界信号并将采集到的信号转换为电信号输出。传感器的输出端与功率放大器的输入端相连，功率放大器对传感器输出的电信号进行放大传输。功率放大器的输出端与模拟信号滤波器的输入端相连，模拟信号滤波器对输入信号进行选通以选出声卡所需的频率波。模拟信号滤波器的输出端与声卡的输入端相连，声卡对模拟信号滤波器输入的信号进行模数转换后输出。声卡的输入端与信号发生器相连，信号发生器为声卡提供信号源。声卡的输出端与数字信号滤波器的输入端相连，数字信号滤波器用于对输入信号进行抗混滤波和高频噪声滤波。数字信号滤波器的输出端与中央处理器的输入端相连，中央处理器完成数据的分析和处理。中央处理器的输出端与声卡的输入端相连，中央处理器控制声卡的采样速率和采样频率。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于计算机的音频信号采集系统所述的模拟信号滤波器为低通型滤波器。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于计算机的音频信号采集系统所述的信号发生器选用广州优西科学技术有限公司生产的信号发生器，其型号为HP35670A。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于计算机的音频信号采集系统所述的数字信号滤波器选用有限冲激响型滤波器。

本实用新型一种基于计算机的音频信号采集系统的有益效果为：

a.硬件来源广泛，通用化强；

b.成本低；

c.信号采集精度高。

附图说明

图1为本实用新型一种基于计算机的音频信号采集系统的系统框图。

具体实施方式

在图1中，本实用新型涉及一种信号采集系统，更具体地说涉及一种基于计算机的音频信号采集系统，包括恒流源、传感器、功率放大器、模拟信号滤波器、声卡、信号发生器、数字信号滤波器和中央处理器，成本低，且信号采集范围宽且可调，信号采集的真实性高和可靠性好。

恒流源的输出端与传感器的输入端相连，恒流源为传感器提供电能，传感器用于采集外界信号并将采集到的信号转换为电信号输出。由于声卡不是专门的信号采集卡，不能为传感器供电，利用外部恒流源为传感器提供稳定的工作电压。

传感器的输出端与功率放大器的输入端相连，功率放大器对传感器输出的电信号进行放大传输。功率放大器的输出端与模拟信号滤波器的输入端相连，模拟信号滤波器对输入信号进行选通以选出声卡所需的频率波。从传感器输出的信号都是杂乱且微弱的电信号，不利于识别。利用功率放大器提升输入信号功率进而提升了系统的信号采集与识别范围。利用模拟信号滤波器滤除干扰信号。模拟信号滤波器为低通型滤波器，模拟信号滤波器选出低频信号，完成模拟信号波形的噪声整形。

模拟信号滤波器的输出端与声卡的输入端相连，声卡对模拟信号滤波器输入的信号进行模数转换后输出。中央处理器的输出端与声卡的输入端相连，中央处理器控制声卡的采样速率和采样频率。采样速率增加，可以使信噪比提高，相当于使模数转换器分辨率。由此采用过采样实现了用低分辨率声卡达到高分辨率声卡进行模数转换的目的。利用中央处理器控制声卡的采样速率进而扩大对低频信号的采集范围。

声卡的输入端与信号发生器相连，信号发生器为声卡提供信号源。信号发生器选用广州优西科学技术有限公司生产的信号发生器，其型号为HP35670A。声卡可以组成数据采集和信号发生系统，但是现在的声卡都是全双工工作模式，全双工的本质是在发出一个信号的同时采集这个信号。因此如果用基于声卡的信号发生器发出信号作为信号源激励结构产生振动，然后再应用声卡采集振动响应信号这时发出的信号已经出现在采集信号中，两者会混淆在一块，不能进行后续分析，因此声卡不能用来同时作为信号源和采集器工作，所以利用信号发生器提供信号激励源。且声卡使用前要进行标定，利用信号发生器对声卡进行标定。

声卡的输出端与数字信号滤波器的输入端相连，数字信号滤波器用于对输入信号进行抗混滤波和高频噪声滤波。数字信号滤波器的输出端与中央处理器的输入端相连，中央处理器完成数据的分析和处理。数字信号滤波器将模拟信号滤波器进行噪声整形时产生的高频噪声滤除以提升信号处理器精度。声卡以采样速率输出频率可高达MHz量级的数据流，这样数据流会增加数据处理的负担，对系统硬件、软件要求更高，因此必须降低输出数据速率。利用数字信号处理器抽取数据，抽取的目的是从该数据流中提取出有用的信息，并将数据速率降低到可用的水平。这种抽取率不会使信息产生任何损失，它实际上是去除过采样过程中产生的多余信号。而为了实现数据的抽取，数字信号滤波器有选用限冲激响型滤波器。

当然上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于计算机的音频信号采集系统，包括恒流源、传感器、功率放大器、模拟信号滤波器、声卡、信号发生器、数字信号滤波器和中央处理器，其特征在于：恒流源的输出端与传感器的输入端相连，恒流源为传感器提供电能，传感器用于采集外界信号并将采集到的信号转换为电信号输出；传感器的输出端与功率放大器的输入端相连，功率放大器对传感器输出的电信号进行放大传输；功率放大器的输出端与模拟信号滤波器的输入端相连，模拟信号滤波器对输入信号进行选通以选出声卡所需的频率波；模拟信号滤波器的输出端与声卡的输入端相连，声卡对模拟信号滤波器输入的信号进行模数转换后输出；声卡的输入端与信号发生器相连，信号发生器为声卡提供信号源；声卡的输出端与数字信号滤波器的输入端相连，数字信号滤波器用于对输入信号进行抗混滤波和高频噪声滤波；数字信号滤波器的输出端与中央处理器的输入端相连，中央处理器完成数据的分析和处理；中央处理器的输出端与声卡的输入端相连，中央处理器控制声卡的采样速率和采样频率。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机的音频信号采集系统，其特征在于：所述模拟信号滤波器为低通型滤波器。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机的音频信号采集系统，其特征在于：所述信号发生器选用广州优西科学技术有限公司生产的信号发生器，其型号为HP35670A。

4.根据权利要求1所述的一种基于计算机的音频信号采集系统，其特征在于：所述数字信号滤波器选用有限冲激响型滤波器。