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LABVIEW声卡虚拟示波器.doc
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2023-07-04
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LABVIEW声卡虚拟示波器.doc
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摘 要
现代科技发展日新月异,计算机尤其如此。计算机强大的处理
能力使得它成为一种很好的工具,其应用范围也越来越广泛。因此,
目前研制一种结构简单、操作方便、费用低的数字示波器是非常必
要的。
声卡 /AD 转换性能优越,技术成熟,配合 LABVIEW 强大的
数据采集与处理功能,可以构建性价比相当高的数据采集系统。本
文运用普通的计算机声卡代替商用数据采集卡,设计了一种双通道
数字存储示波器。它具有 16 位的量化精度,最高采样频率为
4KH:。该系统能够正确采集声卡设计频率范围内的信号。对 W 以
上的信号,能够通过设计的电路衰减到合适的范围;对微伏级别的
信号,能放大直到示波器上看到清晰的信号。
虚拟数字存储示波器是虚拟仪器技术的一种具体应用,它将软
件和虚拟仪器硬件紧密结合在一起,在公用计算机上虚拟地实现了
示波器的各种功能,并进行了扩充。虚拟数字存储示波器系统由信
号采集、信号处理和结果显示三大部分构成,但是除了信号采集部
分是由硬件实现之外,其它两部分都是由软件实现。我们所设计的
虚拟数字存储示波器总体上包括数据采集、波形运算、波形存储回
放以及滤波等模块组成。它除了通用功能外,又具有普通示波器所
没有的许多优点,如波形可以存储为数据文件,以便进行永久保存、
随时调用数据,进行波形实时显示。成本低廉,功能可根据应用的
需要不断加强。因而用声卡构建低成本的数据采集系统是切实可行
的。
关键词:声卡,虚拟示波器, LABVIEW。
Abstract
Modern science and technology development changes with each new day, computer
especially so. Powerful computer processing capacity has made it an excellent tool and its
application has become increasingly widespread. Therefore, the current development of a
low-cost digital oscilloscope, which has a simple structure and operation, is very necessary.
Sound card A/D transformation performance is superior, and the technology is mature. It
may construct the quite high cost performance data acquisition system. This article designs a
kind of dual-channel virtual digital-storage oscillograph. It has 16 quantification precisions; the
highest sampling frequency is 44KHZ. This system can correctly gather the signal in the sound
card design frequency range. The signal above 50 volt can be attenuated to the appropriate
scope by the design circuit; the micro volt level signal can be enlarged until the clear signal on
oscillograph.
Virtual digital-storage oscillator graph is the real application of virtual instrument
technology. It integrates hardware with software together tightly and realizes all function of
common oscillograph, even extends it. Virtual digital-storage oscillograph system comprises
signal acquisition, signal processing and output display. Except signal acquisition is competed
by hardware, the others are realized by software. Virtual digital-storage oscillograph we
designed consists of data acquisition, waveform computer, parameter measure, and waveform
storage and filter modules. It has some merits which common oscillograph doesn’t have, such
as saving waveform as permanence data, using data at any moment, real-time display, and cost
low and extending functions based on requirement of application. Thus constructing the low
cost data acquisition system with the sound card is practical and feasible.
Key Word:Sound card, Virtual oscillograph, Labview.
目录
第 1 章 绪 论....................................................1
1.1 虚拟仪器概述...............................................1
1.1.1 虚拟仪器的概念与特点.................................1
1.2 虚拟示波器的研究背景和意义.................................2
1.2.1 虚拟示波器的研究背景.................................2
1.2.2 虚拟示波器的研究意义.................................2
1.3 LABVIEW 概述...............................................3
第 2 章 硬件系统功能设计...........................................4
2.1 系统功能要.................................................4
2.2 硬件实现 ..................................................4
2.2.1 声卡的配置...........................................5
2.2.2 硬件的连接...........................................6
2.3 LabVIEW 中有关声卡的函数介绍...............................7
2.3.1 声音输入函数.........................................7
2.3.2 声音输出函数........................................12
2.3.3 分析函数............................................16
2.3.4 文件函数............................................20
第 3 章 声卡采集软件设计..........................................22
3.1 软件设计 .................................................22
3.1.1 数据的采集 .........................................25
3.1.2 信号的分析 .........................................31
3.1.3 文件的重播 .........................................32
3.2 系统调试..................................................37
第 4 章 总结......................................................47
参考文献.........................................................48
致 谢............................................................50
附 录............................................................51
1 外文资料译文 ...............................................51
2 外文资料原文 ...............................................55
第 1 章 绪 论
1.1 虚拟仪器概述
1.1.1 虚拟仪器的概念与特点
所谓的虚拟仪器,就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来
完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助用户创建完全自
定义的用户界面,模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成,标准的软硬
件平台能满足对同步和定时应用的需求。
与传统仪器相比,虚拟仪器具有高效、易用、功能强大、性价比高、可操
作性好等优点,具体表现为:
1)智能化程度高,处理能力强。虚拟仪器的处理能力和智能化程度主要取
决于仪器的软件水平。用户完全可以根据实际应用需求,将先进的信号处理算
法、人工智能技术和专家系统应用于仪器设计与集成,从而将智能仪器水平提
高到一个新的层次。
2)复用性强,系统费用低。采用虚拟仪器技术,可以用相同的基本硬件构
建多种不同功能的测量系统。这样形成的测量系统更灵活、更高效、更开放、
更便宜。
3)可操作性强,灵活易用。虚拟仪器面板可由用户定义,针对不同的应用
可以设计不同的操作界面。计算机强大的多媒体处理能力使仪器操作变得更加
直观、简便、易于理解。此外,测量完成后可以显示和打印所需的报表(或曲
线),可以把测量数据存入数据库系统或通过网络进行数据共享。
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oligaga
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