基于声卡的RLC电路稳态特性采集系统的研究

摘要

数据采集系统作为现代化测试设备具有巨大的优势，而该系统的开发设计在国内才刚刚起步。本文分析了相关理论，包括音频基础知识，RC、RL和RLC串联电路稳态特性和采集系统的采集卡—声卡硬件结构，将计算机技术和电子测量技术相结合，设计了以声卡作为采集卡的RLC电路稳态特性数据采集系统，本系统以Delphi作为开发平台，将声卡作为音频信号采集卡，调用Windows标准API函数编程，是一个成本低、性能可靠的采集系统方案。该方案主要包括五部分，分别为信号实时采集、波形实时显示、信号分析处理、结果显示和采集数据保存，其中，在信号实时采集的同时进行数据的分析处理，测量结果(如：周期、频率和相位差)实时显示；为了便于数据分析处理，提供了数据回放，回放速度可由用户自行调节，便于观察和分析波形。另外，该采集系统还具有计数器功能。本采集系统使用的声卡具有16位转换精度和44.1KHz的采样频率，有2个通道，可使系统达到20K左右的模拟带宽，适合低频20Hz～20KHz数据采集应用场合。采样可连续进行。 本采集系统可通过修改或增加软件模块，形成新的仪器功能，可操作性和可维护性好。声卡的价格是某些商用数据采集卡的十几分之一，甚至几十分之一，用声卡构成的系统价格低廉。声卡有相应的软件以及编程接口，成熟的驱动程序和操作系统配合，软硬件兼容好，易于编译出稳定的程序，移植性强。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究历史、现状及发展趋势

1.3本文研究的来源、目标及意义

1.4本文的主要工作及组织结构

第2章相关理论

2.1音频信号

2.1.1模拟音频和数字音频

2.1.2数字音频的采样、量化和编码

2.1.3数字音频的文件格式

2.2 RLC稳态特性

2.2.1概述

2.2.2 RLC串联电路的相频特性

2.2.3 RC串联电路相频特性和幅频特性

2.2.4 RL串联电路相频特性和幅频特性

2.3采集系统的硬件

2.3.1概述

2.3.2声卡的分类

2.3.3音频卡工作原理

2.3.4数字化声音处理

2.3.5声卡采样率、量化位数和声道数

2.3.6声卡硬件安装和连接

2.3.7声卡配置与属性设置

2.3.8声卡可以代替工业数据采集卡的原因

2.4本章小结

第3章采集系统的软件方案

3.1 Wave文件

3.1.1 Wave文件格式说明

3.1.2 WAVE格式音频数据结构

3.1.3数字化声音的数据格式

3.2声卡编程

3.2.1 DOS环境下的声卡编程

3.2.2 Windows环境下的声卡编程

3.2.3动态连接库

3.3声卡采集方案1

3.4声卡采集方案2

3.4.1采集过程

3.4.2采集流程图

3.5本章小结

第4章实现系统功能的软件模块

4.1调用Windows标准API函数编程

4.2系统软件结构

4.3数据采集模块设计

4.3.1数据采集的实现

4.3.2启动声卡采样数据基本工作流程

4.3.3启动声卡采样数据函数流程

4.3.4声卡采样数据程序流程

4.4.数据处理模块

4.5波形显示模块

4.5.1根据一组数据An在屏幕上画出曲线

4.5.2画波形图

4.5.3实时波形显示

4.5.4验证测量数据

4.6数据管理模块

4.6.1数据保存模块

4.6.2数据读入和回放模块

4.7显示相频特性

4.8处理结果显示模块

4.9初始化

4.10时钟

4.11本章小结

第5章性能测试与分析

5.1基于声卡的RLC电路稳态特性采集系统的性能

5.1.1控制面板

5.1.2仪器性能指标

5.2调试结果

5.2.1观测研究RLC串联电路相频特性

5.2.2观测研究RC和RL电路相频特性

5.3本章小结

第6章总结

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢