专利名称：基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种噪声和振动测量系统，特别是可用于产生、测量和分析噪声和振 动信号的一种基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统。
背景技术：
噪声和振动测量是噪声控制中进行科学研究、评价噪声污染选择控制措施等的重 要依据。噪声和振动测量系统是噪声和振动测量中重要组成部分，广泛应用于噪声和振动 实验研究以及噪声监测等场合。现有的测试方法一般包括时域信号观察和频域分析。时域信号观察是指将噪声的 波形显示出来，直观地观察信号的变化。频域分析一般包括对信号进行傅立叶分析和倍频 程分析，傅立叶分析得到其频谱信息，即信号在某一频率点的幅度和相位值。倍频程或三分 之一倍频程分析可以得到其在各个频段范围内的幅值和全频带的总值，根据需要对信号进 行计权得到相应的计权值。目前市场上的噪声和振动测量系统价格昂贵，体积大，不方便携带等。本发明提供 了一种基于虚拟仪器技术的用计算机软件进行数据处理、功能全、成本低、体积小、重量轻、 稳定性好的噪声和振动测量系统的实现方法。本发明可以同时产生激励信号和噪声和振动 的实时监测，对信号进行时域分析、频谱分析、倍频程分析和测量传递函数等。
发明内容
本发明的目的是针对目前声学测试系统功能不集中、体积大、重量大、价格昂贵等 缺点，提供一种新的噪声和振动测量系统，集成多种测试功能，综合多种分析方法，在保证 功能强大的同时，具有体积小，重量轻，成本低，稳定性能好等优点。为实现本发明目的，本发明提供了一种基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系 统。本发明方法是有两种信号输入方式即IEPE传感器输入和电信号输入，分别对 应于用于实时分析声音信号和电信号；当采用IEPE信号输入方式时，首先将IEPE传感器 (传声器或者加速度计)和数据采集模块的IEPE传感器输入端构成连续数据采集模块，两 者通过BNC线连接起来，然后将连续数据采集模块通过USB线和计算机连接将传感器信号 输入计算机；当采用电信号输入时，首先将电信号端和数据采集模块的电信号输入端构成 连续数据采集模块，两者通过BNC线连接起来，然后将连续数据采集模块通过USB线和计算 机连接将传感器信号输入计算机。一种输出模式模拟电压信号输出，将数据采集模块的模 拟电压输出端用BNC线连接到相应的输出设备。分析过程是首先进行系统的参数设置，参数设置包括输入参数设置、输出参数设置和信号记录设置。输入参数设置主要包括输入信号类型选择，信号类型选“电信号输入”或者“ IEPE 传感器输入”，选择IEPE传感器时需要设置相应的传感器灵敏度，输入量程的选择，分析带宽和频谱线数的选择；输入参数设置主要包括是否输出信号，输出信号类型选择，包括纯音 信号、白噪声、粉红噪声和自定义信号的选择以及相应参数的设置；信号记录设置是否进行 信号记录，信号记录的位置和记录时间。系统的设置可以导出到一个配置文件，下次测量时 可以导入配置文件。设置完成再进行测量前选择是否需要对传感器进行校准，对传感器进行校准的方法是将传感器连接到相应的校准器，选择传感器校准模块，在弹出的对话框点击开始进行 校准，校准后的传感器灵敏度将在界面上显示出来。测量时可以选择信号发生器、频谱分析模块、倍频程分析模块、传递函数测量模块 和查看记录信号模块。信号发生器模块用来单独产生各类噪声信号；频谱分析模块对噪声 进行频谱分析得到信号的频谱信息；倍频程分析模块对噪声进行倍频程分析；传递函数测 量模块可以得到两个输入信号的传递函数和脉冲响应；查看记录信号模块用来查看测量时 记录的信号，并可以导出为漏文件。基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统，包括带有模拟输入功能和模拟输出功 能的数据采集模块，输入和输出通过BNC线相连，然后将数据采集模块通过USB线和计算机 连接，用LabWindows/C编写的软件来控制输出信号的产生和输入信号的实时分析。所述数 据采集模块有四个BNC输入接口，分别对应两个IEPE传感器输入接口、两个电信号输入接 口，一个BNC输出接口，通过USB数据线与计算机相连。具有传输速率快、干扰信号小、体积 小和重量轻等优点。本发明的特点是提供了一种基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统，本发明 采集系统具有极好的工作可靠性，集成了诸多分析功能，将仪器虚拟化，降低了成本，并且 体积小，重量轻，功能强大且扩展空间大，稳定性好。
四
图1整个测试流程2噪声和振动测量系统硬件面板示意3噪声和振动测量系统软件主界面图4噪声和振动测量系统软件系统配置界面图5噪声和振动测量系统软件传声器校准界面图6噪声和振动测量系统软件信号发生器界面图7噪声和振动测量系统软件傅立叶分析界面图8噪声和振动测量系统软件倍频程分析界面图9噪声和振动测量系统软件传递函数测量界面图10噪声和振动测量系统软件查看记录信号界面
五具体实施例方式本发明的硬件部分还包括一个与数据采集模块通过USB接口连接的计算机，数据 采集模块不对信号进行分析，所有的分析过程都由计算机中的软件进行处理。该方法包括以下步骤(1)选择合适的输入方式，将输入信号与数据采集模块的 输入端连接，将相应的输出设备和数据采集模块的输出端相连接，然后将数据采集模块和计算机连接，确保硬件工作正常；(2)运行测试软件，进行测试前的系统参数配置，包括输入设置、输出设置和信号记录设置等；(3)选择对应的分析模块开始进行测试，同时可保存 分析得到的数据；(4)结束，退出程序或开始一个新任务。如图1所示，测试过程分为两部分。第一部分为硬件连接，对应与步骤10。采用IEPE传感器输入方式时，将IEPE传感 器(传声器或者加速度计)和数据采集模块通过BNC线连接起来，采用电信号输入方式时， 将电信号通过BNC线连接到数据采集模块的电信号输入端；将输出设备与数据采集模块的 输出端用BNC线连接起来，然后将数据采集模块通过USB线和计算机连接起来，最后进行硬 件自检，确保硬件正常工作。第二部分为软件处理部分。本发明的软件处理模块集成了下述分析和测量模块 频谱分析模块，倍频程分析模块，传递函数测量模块和查看记录信号模块。步骤11为初始动作，打开软件程序，软件主界面见图3。步骤12开始一个新任务。步骤13对此任务进行系统参数设置，配置界面见图4，包括输入设置、输出设置和 信号记录设置。输入参数设置主要包括输入信号类型选择，信号类型选“电信号输入”或者 "ΙΕΡΕ传感器输入”，选择IEPE传感器时需要设置相应的传感器灵敏度，输入量程的选择， 分析带宽和频谱线数的选择；输入参数设置主要包括是否输出信号，输出信号类型选择，包 括纯音信号、白噪声、粉红噪声和自定义信号的选择以及相应参数的设置；信号记录设置是 否进行信号记录，信号记录的位置和记录时间。系统的设置可以导出到一个配置文件，下次 测量时可以导入配置文件。步骤14为传感器校准，见图5。所有系统参数设定结束后，选择是否需要对传感器 进行校准，正常情况下，每次使用该系统之前都需要对传感器进行校准。步骤15选择分析模块，本应用的分析模块包括图6信号发生器、图7傅立叶分析 模块，图8倍频程分析模块，图9传递函数测量模块和图10查看记录信号模块。选择相应 的模块并对分析参数进行设置。步骤16对某分析模块开始进行测量。步骤17结束某分析模块的测量，同时可以保存分析的数据和图片。在分析过程 中，也可以暂停任务。步骤18结束当前测量任务后，选择当需要从新开始一个新的测试任务时，重复步 骤12即可。否则可以由步骤19结束程序。完成所有的测试任务。
权利要求
一种基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统，其特征是设有模拟信号输入和模拟信号输出。模拟信号输入有两种方式即IEPE传感器输入和电压信号输入，输出模式为模拟电压信号输出，输入和输出都通过BNC线与数据采集模块连接，然后将数据采集模块通过USB线和计算机连接将传感器信号输入计算机；计算机软件处理模块集成了下述分析和测量模块时域分析模块、频谱分析模块，倍频程分析模块，传递函数测量模块和查看记录信号模块。
2.根据权利要求1所述的基于基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统，其特征是分 析时对传感器进行校准的方法是通过标准传感参数比较方式，校准方法为开始新任务后 选传感器校准模块，在弹出的对话框中选择是否需要对传感器校准。
3.根据权利要求1所述的基于基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统，其特征是分 析时可以同时连续输出激励信号和连续监测和分析输入信号，也可以单独输出作为信号发 生器或者单独输入对信号进行测量分析。
4.根据权利要求1所述的基于基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统，其特征是包 括麦克风或者加速度计构成的IEPE传感器和数据采集模块构成连续数据采集模块，通过 BNC线连接起来，然后将连续数据采集模块通过USB线和计算机连接将传感器信号输入计 算机。
5.根据权利要求1所述的基于基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统，其特征是包 括模拟信号输出，将输出端与相应的输出设备相连接，用于为扬声器或振动激励器器提供 激励信号。
6.根据权利要求1所述的基于基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统，其特征是对 输入信号进行FFT分析，可以设置加窗类型，平均方式和平均时间，测量结束可以保存数据 和图像。
7.根据权利要求1所述的基于基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统，其特征是对 输入信号进行倍频程分析，可以设置倍频程或者1/3倍频程分析，平均方式和平均时间，测 量结束可以保存数据和图像。
8.根据权利要求1所述的基于基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统，其特征是可 以测量两个信号间的传递函数，分析时可以设置平均方式和平均时间。
9.根据权利要求1所述的基于基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统，其特征是测 量时可以同时记录测量信号，测量结束后也可以通过查看记录信号模块进行查看记录信号 并导出为wav文件。
全文摘要
基于虚拟仪器技术的噪声和振动测量系统设有模拟信号输入和模拟信号输出。可以同时输出和输入，也可以单独输出和输入。模拟信号输入有两种方式即IEPE传感器输入和电压信号输入，输出模式为模拟电压信号输出。输入和输出都通过BNC线与数据采集模块连接，然后将数据采集模块通过USB线和计算机连接将传感器信号输入计算机；计算机软件处理模块集成了下述分析和测量模块频谱分析模块，倍频程分析模块，传递函数测量模块和查看记录信号模块。
文档编号G01H17/00GK101832813SQ201010172898
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者史晓峰, 邱小军 申请人:南京大学