1 引言
    虛擬儀器技術(shù)是用戶在通用計(jì)算機(jī)平臺上根據(jù)測試任務(wù)的需要來定義和設(shè)計(jì)儀器的測試功能，其實(shí)質(zhì)是充分利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器功能?！败浖褪莾x器”反映了虛擬儀器技術(shù)的本質(zhì)特征。虛擬儀器技術(shù)具有高效、易用、開放、靈活、更新快、功能強(qiáng)大、性價(jià)比高、用戶定義等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前在我國應(yīng)用的虛擬儀器開發(fā)平臺主要有美國NI公司的LabVIEW及其相應(yīng)組件和Agilent公司的HP-VEE，其中NI的LabVIEW系列產(chǎn)品在我國使用比較廣泛。LabVIEW是當(dāng)前用于數(shù)據(jù)采集、信號處理和虛擬儀器開發(fā)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工具，而且是一個(gè)基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具，設(shè)計(jì)者可利用它方便快捷地建立自己的虛擬儀器程序而無需復(fù)雜的程序代碼編寫.它適用于多種操作系統(tǒng)，用LabVIEW設(shè)計(jì)的虛擬儀器程序可以脫離LabVIEW開發(fā)環(huán)境，最終用戶看見的是和實(shí)際的硬件儀器相似的操作面板[1]。

2 輪胎噪聲專用檢測分析儀的由來
    當(dāng)今各國紛紛開發(fā)低噪聲輪胎。輪胎噪聲的測量為噪聲控制、低噪胎的評定提供了依據(jù)。目前市面上通用的噪聲測量設(shè)備對于輪胎噪聲的測量要求，設(shè)備精度與效果都不夠理想，而帶有微處理機(jī)的噪聲測量系統(tǒng)雖然精度高、效果好，但價(jià)格昂貴并且針對性差，缺少輪胎噪聲的分析評判功能?；诖?，我們開發(fā)了這臺微機(jī)輪胎噪聲實(shí)時(shí)檢測及分析儀。

    微機(jī)輪胎噪聲實(shí)時(shí)檢測及分析儀是針對測量、分析輪胎噪聲而設(shè)計(jì)研制的，該分析儀應(yīng)具有分析評判功能，不僅可實(shí)時(shí)測量輪胎花紋噪聲的總聲壓級、聲功率級，還可進(jìn)行輪胎花紋噪聲的時(shí)域、頻域分析、噪聲頻譜分析、合成譜分析及低噪聲輪胎性能主客觀評判等[2]。

    測量分析儀的組成本系統(tǒng)由錄音、分析、評判三大部分組成。錄音時(shí)設(shè)置采樣頻率為44.1kHz,采樣位數(shù)為16位，及選擇單聲道。錄音完畢，將錄音內(nèi)容存為WAV文件。分析部分對錄制的WAV文件進(jìn)行時(shí)域、頻域分析、頻域合成分析，輸出總聲級、所測輪胎噪聲的合成譜。評判部分主要是對所測的輪胎噪聲的合成譜進(jìn)行M線評判、三段評判。

3 分析儀的實(shí)現(xiàn)
3.1分析儀的硬件部分  
    該儀器的硬件部分易于實(shí)現(xiàn)，由于是聲音測量，需用到聲卡，麥克風(fēng)，便攜式電腦集成的有聲卡，麥克風(fēng)也可直接安裝。

3.2 分析儀的軟件部分 
    可采用LabVIEW編程來實(shí)現(xiàn)，LabVIEW在數(shù)據(jù)的測量、分析、查看方面有很大優(yōu)勢。以下為各個(gè)部分的軟件編程。

（1）錄音保存、顯示時(shí)域、頻域波形。在前面板上放置Wavebbbb Gragh、Express XY Graph分別用以顯示時(shí)域、頻域波形，再放置一個(gè)數(shù)字控件用以控制采樣點(diǎn)數(shù)，放置一個(gè)按鈕用以控制錄音及保存。在框圖程序中需用到Si Config.vi（錄音參數(shù)設(shè)置）, Si Start.vi（開始錄音），Si Read.vi（讀取錄制數(shù)據(jù)），Write Wave.vi（保存波形文件）, Spectral Measurements(fft變換得幅頻曲線)等子vi，把它們連接起來，如圖1所示。
          
                  

圖1 錄音及顯示時(shí)域頻域波形的框圖程序
（2）一點(diǎn)或多點(diǎn)時(shí)域、頻域分析。在前面板上放置Wavebbbb Gragh、Express XY Graph分別用以顯示時(shí)域、頻域波形，再放置一個(gè)數(shù)字控件用以設(shè)置打開樣本數(shù)，放置一個(gè)按鈕用以控制單點(diǎn)或合成分析各測點(diǎn)的噪聲譜曲線差異較大，而真正的低噪胎應(yīng)在胎四周任何位置都符合低噪評判的要求指標(biāo)，如都低于M曲線，因此，需求合成譜[1]。在框圖程序中需使用for 循環(huán)來控制打開樣本數(shù)，還需使用移位寄存器來循環(huán)比較各頻率處的幅值，利用max&min函數(shù)求出各頻率處最大值，得合成頻譜?？驁D較大，不便顯示出。

（3）M線評判及三段評判。據(jù)知，目前世界上還無統(tǒng)一的低噪胎標(biāo)準(zhǔn)，通用的有M標(biāo)準(zhǔn)線和三段標(biāo)準(zhǔn)區(qū)[3]。M標(biāo)準(zhǔn)線是美國某研究中心提出的低噪聲性能指標(biāo)頻譜曲線。如果測試得到的合成譜曲線在M標(biāo)準(zhǔn)線以下，則輪胎的噪聲性能指標(biāo)視為合格，否則為不合格。三段標(biāo)準(zhǔn)區(qū)為西歐某測試中心低噪標(biāo)準(zhǔn)，它是一種相對的優(yōu)劣排隊(duì)比較。對一組花紋方案進(jìn)行仿真，得到100HZ~5kHZ的噪聲頻譜圖，分成低、中、高頻段來分別與一個(gè)典型低噪胎譜線比較[4]。在前面板上放置兩個(gè)Express XY Graph分別用以顯示M標(biāo)準(zhǔn)線及三段評判線評判結(jié)果。首先將M標(biāo)準(zhǔn)線數(shù)據(jù)與三段評判標(biāo)準(zhǔn)區(qū)數(shù)據(jù)分別在Express XY Graph中表示出。在與M線比較時(shí)，合成譜做了平滑處理，這樣易于觀看，將平滑過的合成譜與M線一起顯示，即可看出輪胎的噪聲性能指標(biāo)是否合格。三段評判時(shí)給出了合成譜線的評判值，為輪胎噪聲優(yōu)劣比較提供了依據(jù)。評判過程用LabVIEW實(shí)現(xiàn)較為容易。如圖2示評判結(jié)果。 
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（4）各波形的打印。 在前面板放置一個(gè)Text Controls, menu ring 用以選擇打印對象，再放置一個(gè)OK按鈕用以控制是否打印，框圖程序中將用到LabVIEW中的report generation中的VI，這些可參考LabVIEW7.1中的examples->report->PrintControlExample.vi。

（5）測量分析儀的校正與標(biāo)定。每次測量前或使用一段時(shí)間后，必須對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，這其中包括電路校準(zhǔn)（主要是放大器電路的校準(zhǔn)）和話筒校準(zhǔn)。校準(zhǔn)中主要用到聲級校準(zhǔn)器，它可發(fā)出恒定頻率（取1KHz）及恒定聲級（90dB）。校準(zhǔn)器的精度是 ，為二級標(biāo)定[2]。在前面板上放置一個(gè)按鈕用以測試聲級校準(zhǔn)器所發(fā)出聲音的大小，與恒定聲級比較，求得所需校正的值，編程很容易實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語
    該分析儀與現(xiàn)有的許多聲學(xué)測量儀相比具有攜帶方便、實(shí)用性強(qiáng)、性價(jià)比高、擴(kuò)展性好、有實(shí)時(shí)快速分析等特點(diǎn)。是一臺功能較為齊全的輪胎噪聲測量、分析與評判儀器。它用LabVIEW來開發(fā)程序，開發(fā)周期較短。虛擬儀器技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)的儀器儀表技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是全新概念的最新一代測量儀器.基于LabVIEW設(shè)計(jì)的虛擬儀器具有高效、靈活、界面友好、集成性強(qiáng)、使用方面、設(shè)備費(fèi)用低、用戶自定義功能等諸多優(yōu)點(diǎn),并隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展。