虚拟声卡示波器使用说明.doc

基于声卡的虚拟仪器
示波器，信号发生器，频率计，万用表

曾繁华
zengfanhua@

软件说明
声卡是个人电脑中不可缺少的一部分，同时也是一个很好的A/D，D/A卡，本软件充分利用了这一功能。本软件实现了示波器，信号发生器，频率计，万用表的功能，在音频范围内可完全替代上述仪器。这并不是仿真软件，而是实用的工具，这些虚拟仪器可以很好的工作。最简单的应用只需要两根电缆，一根输入，一根输出。
工作原理：
本软件利用声卡进行采样和输出，软件能否正常工作与声卡的正确设置紧密相关。声卡的工作方式是44100HZ，16bit,双声道双工，大多数声卡都支持这一标准。
各部分的使用：
所有的虚拟仪器都做在一个面板上，操作是很简单直观的。

1. 示波器 启动程序后，示波器已处于工作状态，有五种工作方式可供选择

X 单踪示波器
X1 ,X2 双踪示波器
X1＋X2 两路信号相加
X—Y 两路信号分别做X轴，Y轴输入。这一种方式类似通用示波器中用李萨如图形测频率的方式。
频域 显示信号的频谱分布

通过上面几个控件可调整示波器各项参数。

按下RECORD 可将输入信号保存为WAV文件，再次按下停止记录。
PAUSE 可将示波器屏幕暂停，以便观察，再次按下结束暂停。暂停时仍能调整各项参数。
保存屏幕　可将示波器屏幕存为位图文件，需先将屏幕暂停，调整好后再保存。
2. 频率计 需要按下电源按钮来启动频率计。
频率是对输入信号进行FFT得到的，每秒可以更新约10次，显示误差约有10hz，如果想得到准确的频率值，可利用信号发生器的输出信号和示波器利用李萨如图形法测得。如果将FFT取样数提高，误差可以小于1hz,但会加大运算量，在实际中似乎没有必要。

3. 信号发生器 需要按下电源按钮来启动信号发生器。这是一个频率很准确的双路正弦波发生器，由于采样的特性所限，高频部分有所失真，但在50hz-15khz时波形都相当好，输出幅度可通过调节音量实现。按下左边的按钮可设置输出频率。
4.

4.万用表 这是一个有趣的附件，需要按下电源按钮来启动它。它可以测电阻电容电感和交流电压有效值。测电阻电容电感时需要同时打开信号发生器，选择合适的输出信号频率。按照原理图把待测元件和标准元件接入电路。按下输入基准，把基准值输入，选择测量方式，LED屏上即可显出待测值。
注：V(AC)只能测交流有效值。示波器窗口可同时显示两路信号的波形，可以看到幅度和相位的关系。LED屏并不显示小数点，输入基准值时有一些技巧。如以0.047uf电容做为基准，输入时可输入47，显示值的单位和基准值一致。V(AC)档显示的是相对值，可通过外置的电位器和以知幅度的信号源来校准。

信号发生器的另类应用：生物反馈心态调节器，即利用差频诱发同步脑波。将左声道信号调为400hz，右声道为（400-d） hz。d=1-4：促进睡眠；d=4-8：想象力丰富，灵感好，对进行创造性劳动很有帮助；d=8-14：可使精神压力松弛，对脑力劳动过度疲劳而需要休息调整很适用；d=14-25;处于正常警觉亢奋状态，对正常进行脑力劳动或避免瞌睡误事特别有用。以上可参见《电子报》99合订本上册p153，原文采用了单片机和复杂的电路，这里用软件的方法实现了。可以戴上耳机试试，效果还不错。