声卡虚拟仪器及其在《电子技术》演示实验中应用

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1、声卡虚拟仪器及其在《电子技术》演示实验中应用【摘要】虚拟仪器是电子测量技术与计算机技术相结合的新型电子仪器，本文介绍了基于声卡的虚拟仪器的功能和使用方法，并举例说明其在电子技术演示实验中的应用。【关键词】声卡；虚拟仪器；电子技术；演示；应用现代教育技术的发展，已将日趋成熟的基于计算机的虚拟仪器(VirtualInstruments)技术引入学校课堂。如美国国家仪器公司(简称NI)的LabVIEW和LabWindows/CVI系统等。但是，这些虚拟仪器软件价格昂贵，大大限制了虚拟仪器技术在教育领域中应用推广。笔者利用计算机自身配带的声卡作为数据采集卡，配合一款“基于声卡的

2、虚拟示波器[1]”软件和4根自制的接口测试电缆线，做成了十分实用的声卡虚拟仪器一声卡示波器。其软件在显示器的屏幕上生成声卡示波器面板，通过声卡接口电路使计算机完成对被测信号的数据采集、处理、传送、存储、显示等功能，成为既有普通示波器的基本功能，又有普通示波器所没有的特殊功能的新型仪器。这种声卡示波器操作简单，性能良好，显示屏幕大，特别适用于演示《电子技术》实验，如果在配有投影机的多媒体教室应用，教学演示效果将有更为生动形象。声卡示波器软件种类不少，可以用VC++语言［2］编写，也可以用LabVIEWE3］的图形化语言编写，而且也容易在网络上找到成品软件，其中有些是可以免

3、费下载的。如“基于声卡的虚拟示波器软件”、虚拟示波器软件VI.01等。下面以“基于声卡的虚拟示波器”软件为例，介绍声卡虚拟仪器的功能、使用方法及其在《电子技术》教学演示实验中的应用。1•声卡示波器软件的功能基于声卡的虚拟示波器软件是一款小型软件，不需要安装，下载后解压缩即可运行。双击运行程序Show,exe,显示器上便出现如图1所示的声卡示波器界面，声音信号通过外接话筒（Mic）输入，外部电信号可通过声卡的输入插孔（Linein）输入，其产生的信号可通过喇叭插孔（Speaker）输出，现在学校里的多媒体计算机的声卡都有这些接口，在主机箱上都可以找到相应的插孔。1.1示波

4、器功能声卡虚拟示波器有4种工作模式：XI单踪工作，显示线路输入中（Linein）左声道输入的信号波形；XI和X2双踪工作，同时分别显示左、右声道的输入信号波形；X1+X2,显示左右声道信号叠加后的波形；X-Y,左右声道信号分别作为X轴和Y轴，显示X、Y互相垂直的两个方向的振动的叠加，这类似于通用示波器中用李萨如图形（见图1）测频率的模式。图1声卡示波器面板1.2频谱分析仪功能点击“频域”按钮，便启动“频谱分析仪”功能，是对输入信号进行FFT频谱分析，显示的是输入信号的幅度频谱图像，指出信号中所包含各个不同频率成分的幅度比例。1.3记录功能点击RECORD按钮，把输入信号

5、保存为WAV文件，再次点击停止记录。1.4暂停功能点击PAUSE可将屏幕显示的动态图形静止下来，以便观察，再次点击结束暂停，暂停时仍然能够调整示波器的各个参量。1.5保存屏幕功能在暂停状态下，调整好图形时，可以将显示器屏幕上的图象保存为位图文件，便于以后做课件需要时调用。1.6信号源功能虚拟信号源能产生两个声道的音频信号，3000Hz以下波形质量良好（满足教学演示实验的要求）。有"正弦”、‘'方波”、“三角波”三种波形可供选择。观察虚拟信号源的信号波形时，信号自动联接到虚拟示波器显示，其幅度通过OdB.-6dB.-12dB.-18dB和-24dB五个衰减按钮调节，并从S

6、peaker插孔输出信号，在计算机配接多媒体音响设备时,在观察信号波形的同时，可以听到该信号发出的声音。另外，本软件还有虚拟数字频率计和数字万用表的功能。1.使用方法用鼠标左健单击或拖动面板上对应的功能健或按钮即可实现各种调节。例如示波器，调节增益按钮和衰减按钮改变波形幅度，调节时基按钮改变扫描频率，调节基准线改变波形的上下位置，和普通的通用示波器相似，很容易上手。其余的仪器使用也十分简单，都是用鼠标实现各种调节。在使用声卡示波器之前应先做好4根测试电缆（一根输入，一根输出，它们实际上就是立体声音频线，制法是：将2.5mm的立体声插头旋开，即看到3个接线端，分别对应地线

7、（与外金属壳连通）、左声道、右声道，将芯线与其对应端接上，屏蔽层接地；用万用表RXlkQ档检测对应关系，确保不短路.芯线的另一端接上测试表笔或小鳄鱼夹，用于测量幅值小于IV的信号；另一根电缆是电压测试电缆，其L、R两个输入端都串接了测试保护电路（如图2）,用于测试电压；还有一根是电流、电压测试电缆，在插头和L声道测试表笔之间串入电流测试保护电路（如图3）,插头和R声道之间串入电压测试保护电路（图2）,用于同时测量电流、电压。使用中，电缆线测试端的开关K位置应当先选好量程档位再接入电路，有了测试保护电路，不会损坏声卡。图2电压测试保护电路图