模拟的声音信号需要经过声卡的 基于声卡的水射流反射声信号采集处理系统

　　摘 要：为了能够用较低的成本实现高压水射流冲击不同几何尺寸靶物时反射声音信号特征值的有效提取，采用基于LabVIEW和声卡的高压水射流反射声信号采集处理系统实现技术。通过对LabVIEW软件编程结合声卡和高精度传声器实现了水射流反射声信号的实时采集，应用MATLAB编制小波降噪和模极大值提取程序，通过调用MATLAB Script实现LabVIEW与MATLAB的通信，完成信号的降噪和有用成分的分离与提取。实验结果验证，本系统能实现实时有效地提取对应不同靶物几何参数的特征值。
　　关键词：高压水射流 ;LabVIEW；声卡；小波降噪
　　中图分类号：TP391.42文献标识码：A
　　文章编号：1672-1098(2012)02-0006-04
　　收稿日期：2012-05-03
　　基金项目：国家自然科学基金资助项目(51075002)
　　作者简介：陈国凡(1977-)，安徽安庆人，讲师，硕士，研究方向：机电控制技术。
　　Sound Card-based Acquisition and Processing System for Reflected Sound of Water-jet
　　CHEN Guo-fan，ZHANG Dong-su，YANG Hong-tao，ZHANG Wei
　　(School of Mechanical Engineering，Anhui University of Science and Technology, Huainan Anhui 232001, China)
　　Abstract: In order to effectively extract characteristic values of reflected sound signal with low cost when high pressure water-jet impact the targets which have different geometric sizes, based on LabVIEW and sound card this paper introduces the implementation method of acquisition and processing system for reflected sound of high pressure water-jet. Reflected sound signal of high pressure water-jet can be acquired in real-time based on the LabVIEW software combined with sound card and high precision microphone. The program with the function of wavelet denoising and extracting the maximum modulus be programmed in MATLAB language. By calling the MATLAB Script node the communication between LabVIEW and MATLAB be realized, then denoising the acquired signals and separating and extracting the useful component of the acquired signals also be achieved. The results of experiment verified that this system can extract different characteristic values with targets that with different geometric sizes effectively and in real-time.
　　Key words:high pressure water-jet; LabVIEW; sound card; wavelet denoising
　　高压水射流是一项迅速发展起来的新技术，不仅可以实现对靶物的高效切割，而且通过识别射流冲击靶物时产生的反射声信号的特征值而识别靶物的材质和几何尺寸［1］2 434。要准确识别靶物材质和几何尺寸，首先需要搭建高速、实时的声音数据采集系统实时采集声音信号，其后采用先进的信号处理方法进行信号降噪和信号特征值提取。相对于价格昂贵的数据采集卡，PC机上的声卡价格低廉，而且同样具有信号滤波、放大及采样保持、A／D和D／A转换等基本的功能。本文通过对LabVIEW软件编程结合PC机上的声卡以及高精度传声器搭建射流反射声信号采集处理系统，实现高速、实时的采集声音数据信号。采用小波降噪和模极大值原理并且在LabVIEW软件中的MATLAB Script节点中，利用MATLAB语言编程实现对采集到的反射声信号降噪和提取反应靶物几何特征的特征值。通过实验验证，本系统可以实时有效的采集和处理高压水射流反射声信号，以及有效地提取对应不同靶物几何尺寸的特征值。
　　1 系统硬件组成
　　高压水射流反射声信号采集处理系统主要由高精度麦克风、PC机以及PC机内置的声卡组成(见图1)。高精度麦克风将声源的声音信号转换为模拟信号，经过声卡进行信号调理和A／D转换为数字信号，最后将数据通过PC机总线提供给LabVIEW 应用程序处理。本系统所采用的声卡对音频信号实现双声道16位数据采集，最高采样率达到44.1 kHz。由以上数据可以看出，声卡具有较好地量化精度和较高的采样率，用声卡来代替一些低档的数据采集装置不仅实现了声音数据采集的功能还可以降低系统成本。