为了保证采样后信号的频谱形状不失真,那么采样频率必须大于信号中最高频率的两倍,这就是采样定理:
设连续信号X（带限信号,最高截止频率为?c,若采样角频率?s?2?c,则at）1?s的理想低通滤波器,就可使采样信号X（通过一个增益为,截止频率为t）Ta2以唯一的恢复出原来的连续信号。否则?s?2?c，采样信号中会出现频谱混叠现象,不可能恢复无失真的原连续信号。
实际对模拟信号采样,需要按照采样定理的要求，根据模拟信号的最高截止频率选择采样频率,即?s?2?c,但是考虑到信号的频谱不是立刻截止的,最高截止频率以上还存在较小的高频分量,因此可选?s?(3~4)?c。另外,可以在采样
1前加一低通滤波器用于保护,滤去过于?s的高频分量,和其它的一些杂散信号,
2这是采样前的预滤。
1.4快速傅里叶变换（FFT）
信号和系统的分析方法有两种,时域分析方法和频率分析方法。在模拟域中,信号一般用连续变量时间t的函数表示,为了在频率域进行分析,用傅里叶变换将时间域函数转换到频率域。
傅里叶变换是信号处理中常用的重要数学变换。对于有限长序列,还有一种更为重要的数学变换,即本节要讨论的离散傅里叶变换(DFT)。
kn X（k）??x(n)WNn?0N?1?kn x(n)??X(k)WNk?0N?1（k?0,1,...,N?1;Wn?e?j2?N (1.4) ）而且更重要的是DFT有多种快速算法,统称为快速傅里叶变换(FFT),从而使信号的实时处理和设备的简化得以实现,大大推动了数字信号处理技术的发展。
3
1.5系统硬件搭建
声卡一般有 Line In 和Mic In 两个信号输入插孔，声音传感器信号可通过这两个插孔连接到声卡。声卡测量信号的引入应采用音频电缆或屏蔽电缆以降低噪声干扰。如果输入信号电平高于声卡规定的最大输入电平，那么应在声卡输入插孔与被测信号之间配置一个衰减器，使被测信号衰减至不大于声卡最大允许输入电平。另外，将声卡的 Line Out 端口接到耳机上还可以实时监听声音信号。
LabVIEW对声音采集的设置默认其所处的操作系统，本次设计使用的是普通的声卡，对于高级的声卡采集信号时，要注意关闭一些特效，避免影响测量结果的真实性。
图1.5 基于声卡的数据采集硬件结构框图设计
4
1.6系统软件设计
因为使用的是LabVIEW软件进行编程，根据声卡硬件的特点和 VI 结构化的特征，把整个系统分为信号采集和信号分析两个模块，以这两个模块作为基础框架，之后在其基础上进行扩展，以友好的图形界面与用户进行交互。
图1.6 信号采集分析系统程序框图
5
2、声卡的主要技术参数
2.1采样位数
采样位数可以理解成声卡处理声音的解析度。这个数值越大，解析度就越高，录制的声音就更真实。因此在电脑上录音的实质是将模拟信号转换成数字信号。反过来，在播放时数字信号又被还原成模拟声音信号输出。
声卡的位是指声卡在采集和播放声音文件时所使用的数字声音信号的二进制位数。声卡的位客观地反映了数字声音信号对输入声音信号描述的准确程度。位数越高，在定域内能表示的声波振幅的数目越多，记录的音质也就越高。
2.2采样频率
每秒钟采集声音样本的数量。采集频率越高，记录的声音波形就越准确，保真度就越高。但采样数据量相应变大，要求的存储空间也越多。目前，声卡的最高采样频率是44.1kHz，有些能达到96kHz。一般将采样频率设为4挡，分别是44.1kHz、22.05kHz、11.025kHz、8kHz。
2.3缓冲区
与一般数据采集卡不同，声卡面临的D/A和A/D任务通常是连续的。为了在一个简洁的结构下较好地完成某个任务，声卡缓冲区的设计有其独到之处。为了节省CPU资源，计算机的CPU采用了缓冲区的工作方式。在这种工作方式下，声卡的A/D、D/A都是对某一缓冲区进行操作。一般声卡使用的缓冲区长度的默认值是8192字节，也可以设置成8192字节或其整数倍大小的缓冲区，这样可以较好地保证声卡与CPU的协调工作。
6
3、系统的程序设计
3.1 LabVIEW中有关声卡的控件介绍
利用声卡作为声音信号的DAQ卡，可以方便快捷地创建一个采集声音信号的VI。与声音信号相关的函数节点位于程序框图下【函数】选板下【编程】函数选板的【图形与声音】函数子选板的【声音】函数选板的各子选板，如图3.1所示。
图3.1 LabVIEW中声卡控件
7