1本文提出的基於虛擬儀器技術
，硬件采用了北京聲望公司的電容傳聲器、NI公司PXI1042機箱與4472采集卡；軟件采用LabVIEW和MATLAB兩種平台混合編程，並采用ActiveX技術進行銜接。這充分利用了它們各自的優勢，極大地縮短了軟件開發周期，並保證較高的運行效率。

2功能需求

genjushengchangkeshihuadeyuanli，xuyaozaihouxuanshengyuanfujinbuzhichuanshengqizhenlieceliangshengyachang
，ranhouyoushengyuanweizhihepinpudengshixianyizhidexinxi，yunyonggezhongzhonggousuanfalaizhongjianbaoweishengyuanbiaomiandesanweishengchang（包括聲壓場、聲強場和質點法向振速場），最後將聲場以圖形或動畫的形式顯示出來。這裏，重構算法選用波疊加方法（WSM）。根據項目需求，輻射體包含1～3個不相幹候選聲源
，可以是設備中的某個部件，如齒輪、軸承等。其位置已知，頻率範圍在1000Hz以內。首先需要對其進行頻譜分析，然後選擇關心的頻帶，在輻射體的表麵和外部進行聲場重建。

具體需求如下：（1）采樣：5KHz～10KHz可調的采樣頻率
，聲壓傳感器ICP電源驅動，－5V～＋5V可調電壓範圍。

（2）通道數：1～32個通道同步采集，單通道或者4通道同時顯示。

（3）自動校準：傳聲器靈敏度自動校準，並自動將電壓信號轉換成聲壓信號保存。

（4）FFT：各通道聲壓信號的頻譜分析。

（5）聲場重建：自動調用波疊加算法進行聲場重建。

（6）結果顯示：可以顯示三維圖，也可以顯示聲壓等高線圖。

3硬件組成

一個合理的硬件配置能獲得最佳的性能價格比，並使係統具有高可靠性、良好的可擴展性，易於編程和升級，為係統的集成帶來很大的方便。

PXI－8176是一款高性能Pentium III1.26GHz嵌入式控製器
，置於PXI機箱中，可為模塊儀器和數據采集應用提供一個輕巧的高性能PC平台。對比發現
，采用後者係統集成度高、更方便靈活
、更經濟。係統一個有5個模塊，選擇PXI8插槽機箱。

因此
，係統硬件部分主要包括一套傳聲器陣列和一套基於PXI總線的嵌入式采集係統。基本上該係統具有高可靠性、高性能、便攜，能在振動、噪音

、潮濕等惡劣環境下正常運作。

4軟件設計與實現4.1開發平台LabVIEW是一種圖形化的編程語言

，利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，並可生成獨立運行的可執行文件。它還內置了便於應用TCP／IP、ActiveX等軟件標準的庫函數，可以方便地和MATLAB等外部軟件進行無縫銜接。使用這種語言編程時，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是圖標。

在二者的銜接上存在著多種方式，唐建鋒等人進行了細致的研究。該係統的開發基於LabVIEW7.1平台
，結合NI4472采集卡
，主要完成數據預處理、采集模塊和數據顯示
、保存模塊工作。選用了MATLAB6.5平台，開發了基於波疊加算法的聲場重建與顯示模塊。采用MATLABScript節點方式，通過ActiveX技術和MATLABServer通訊

，使得LabVIEW可以直接調用後台的MATLAB算法。使用該方式混合編程簡單、實用，但是沒有完全脫離MATLAB平台。

4.2采樣方式的選擇NI4472提(ti)供(gong)了(le)豐(feng)富(fu)的(de)觸(chu)發(fa)方(fang)式(shi)和(he)時(shi)鍾(zhong)同(tong)步(bu)方(fang)式(shi)
，可(ke)以(yi)靈(ling)活(huo)地(di)應(ying)用(yong)它(ta)們(men)來(lai)實(shi)現(xian)采(cai)樣(yang)。觸(chu)發(fa)方(fang)式(shi)包(bao)括(kuo)軟(ruan)觸(chu)發(fa)，外(wai)部(bu)數(shu)字(zi)電(dian)平(ping)觸(chu)發(fa)

，外(wai)部(bu)邏(luo)輯(ji)電(dian)平(ping)觸(chu)發(fa)等(deng)。這(zhe)裏(li)選(xuan)用(yong)了(le)軟(ruan)觸(chu)發(fa)的(de)方(fang)式(shi)，由(you)用(yong)戶(hu)點(dian)擊(ji)“開始”按鈕啟動采樣。時鍾同步由硬件和軟件來共同保證，當PXI1042機箱內安裝了多個4472采集卡需要同步采樣時，默認的主觸發模塊位於第二個插槽，其餘為從模塊。以主模塊內部時鍾為時鍾源，通過背板總線RTSI5／TRIG5線實現與其他模塊的時鍾同步。數據保存采用中斷方式，NI4472卡功能強大
、操作靈活，可以根據用戶需求設置緩衝區大小。當緩衝區達到半滿標誌位時觸發中斷信號，通知主控機從緩衝區搬運數據存放到硬盤。

4.3係統軟件流程根據係統功能模塊劃分設計了係統的軟件流程圖，如圖2。程序主要分為5部分：初始化及參數輸入，預采樣與傳聲器校準，采樣及數據保存，頻譜分析及重建頻帶選擇，調用MATLAB進行聲場重建與結果顯示。其中，聲場重建算法應用了由Koopmann等人提出並由本文作者改進的波疊加算法，全部代碼采用MATLAB實現。由於跨平台編程，首先需要在MATLAB下對聲場重建算法進行細致的調試
，待確認無誤後再通過MATLABScript加載到LabVIEW進行係統聯調。

左邊區域為用戶參數輸入區，其中初始化部分需要用戶從前麵板輸入采樣參數、陣列參數、weizhicanshudengdoucongzhelishuru。chuanshengqixiaozhunhouzhijiejiruchuanshengqilingmindushuzu，fangbiancaiyangshideshujuzhuanhuan。youshangquweipinpufenxiqu，keyifangbiandixuanzerenyitongdaojinxingpinpufenxi，ranhouxuanzexuyaodepindaifanweijinxingshengchangzhongjian。youxiaquweijieguoshuchuqu，gaituxingquzhichirenjijiaohu，keyifangbiandiconggegejiaoduzhakanshiyanjieguo。

4.4試驗測試按照上述係統軟硬件設計及代碼實現，形成了一套聲場可總共使用了28gechuanshengqi
，yongliangzhiyinxiangmonizaoshengyuan，youshengkafashengjinggonglvfangdaqifangdahoushuchudaoyinxiang，zaiyuanchangjinxingshengyaceliang，zhongjianyinxiangbiaomianshengchangheyuanchushengchang。anzhaoruanjianshuomingshujinxinglecaozuo。kejian
，xitongnengshixian2個獨立聲源的外部聲場重建
，驗證了其實用性。而且界麵生動形象

、使用方便、操作簡單，容易為用戶接受。使用該係統極大地簡化了實驗員的工作
，為聲學研究提供一種有效手段。

5結語

（1）在(zai)分(fen)析(xi)需(xu)求(qiu)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，進(jin)行(xing)了(le)硬(ying)件(jian)配(pei)置(zhi)和(he)係(xi)統(tong)軟(ruan)件(jian)設(she)計(ji)，選(xuan)擇(ze)跨(kua)平(ping)台(tai)混(hun)合(he)編(bian)程(cheng)最(zui)終(zhong)實(shi)現(xian)了(le)該(gai)係(xi)統(tong)，通(tong)過(guo)試(shi)驗(yan)驗(yan)證(zheng)了(le)該(gai)可(ke)視(shi)化(hua)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)實(shi)用(yong)性(xing)。程(cheng)序(xu)設(she)計(ji)兼(jian)顧(gu)了(le)開(kai)放(fang)性(xing)
，其(qi)中(zhong)聲(sheng)場(chang)重(zhong)建(jian)算(suan)法(fa)也(ye)可(ke)擴(kuo)展(zhan)到(dao)其(qi)他(ta)軟(ruan)硬(ying)件(jian)平(ping)台(tai)。

（2）由於聲學機理的研究目前進展緩慢，尚存在許多未解決的問題
，所以該係統的可視化算法還有待進一步研究。

（3）利用MATLAB和LabVIEW混合編程的關鍵點是接口參數的設置。http://98fo.cn