使用NI LabVIEW和PXI进行噪声源特征识别

　　The Challenge:

　　为重型机械噪声控制、声场均衡、火箭和喷气式飞机噪声研究以及小型轴流冷却风扇辐射噪声主动控制等研究不断升级仪器。

　　The Solution:

　　采用一套特别配备NI PXI-446x动态信号采集(DSA)模块的NI数据采集系统对噪声源进行特征识别。

　　杨百翰大学(BYU)的声学研究小组(ARG)由来自物理系与机械和电气工程系的师生构成。由于杨百翰大学已经拥有LabVIEW及相关工具箱的NI院校单位许可证，因而使用LabVIEW配置和控制数据采集系统十分方便。

　　数据采集系统

　　我们目前的DAQ系统以NI PXI-1045型18槽机箱为基础，配备八个NI PXI-4462 DSA模块，每个模块带有四个模拟输入端口。24位的DSA模块特别带有6个可选模拟输入增益，并且拥有最高204.8kS/s的同步采样率。另外配置了一块NI PXI-4461数据采集模块以提供模拟输出能力，该模块拥有两个模拟输入和两个模拟输出。整体而言，该系统拥有34个输入通道和2个输出通道。我们还采用了NI PXI-7344中档步进/伺服控制器用于我们的自动化运动控制应用。

　　基于其优异的性能和明显的便捷性，我们选用了NI PXI-ExpressCard8360作为PXI机箱控制器，以方便使用笔记本电脑进行控制。NI PXI-Express8360提供的数据吞吐量相比于传统CardBus增加60%，，并且大多数笔记本电脑厂商都其部分产品上配置了ExpressCard插槽。我们购买了两台笔记本电脑用来控制PXI系统：Dell XPS M140是一款带有一个ExpressCard插槽的中型笔记本电脑，而Dell Latitude D820是一款稍大的带有ExpressCard和CardBus两个插槽的笔记本电脑，配置有SATA硬盘、2GB内存以及高性能双核处理器。因此我们使用XPS M140进行日常应用，而Latitude D820则主要用于要求高功率的高通道数应用场合。采用这两台笔记本通过LabVIEW和NI DAQmx平台对PXI机箱和DSA模块进行控制总是十分简单方便。机箱和XPS M140笔记本电脑如图1.所示。

　　图1. NI PXI-1045机箱和Dell XPS M140笔记本电脑

　　PXI-446x模块特别采用了压电集成电路(IEPE)技术，又称恒流源(CCP)供电，无需为传感器单独提供电源，因此，使用测量传感器进行高精度声学研究既经济又方便。杨百翰大学声学研究小组拥有大约60个半英寸的Larson Davis、PCB和GRAS公司IEPE麦克风。另外，大学最近购买了32个四分之一英寸的GRAS IEPE麦克风用于小封装、高带宽或低灵敏度需求情形的的测量。 这些传感器唯一的缺点在于：因为同轴电缆存在着固有电容，大型线缆情形下可用的带宽受到限制。为了克服这个问题，在需要高频、宽动态范围测量时我们使用了低电容的同轴电缆。