虚拟仪器技术是现在计算机系统和仪器系统相结合的产物，是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术。它推动着传统仪器朝着数字化，智能化，模块化，网络化的方向发展。

声卡是计算机的标准配置，利用计算机声卡代替数据采集卡所设计出的虚拟仪器成本低、通用性强的特点，设计简单的虚拟示波器实现信号测量；设计虚拟频谱仪实现信号调试及频谱分析。掌握LabVIEW虚拟仪器的相关知识及编程，信号的生成、测量和频谱分析方法。在采样频率要求不高的情况下，可以用声卡取代数据采集卡进行采样充分利用了价格低廉的声卡进行数据采集，开发一个能够对声音信号进行显示的虚拟示波器。

在虚拟仪器系统中,硬件解决信号的输人和输出,软件可以方便地修改、改变仪器系统的功能，以适应不同使用者的需要。其中信号的输入部分一般使用数据采集卡实现，商用的数据采集卡具有较大的通用性，但其价格昂贵。在具体的应用场合,有些功能可能不实用。普通声卡具有16位的量化精度、数据采集频率是44kHz完全可以满足特定应用范围内数据采集的需要,个别性能指标还优于商用数据采集卡，而价格却为商用数据采集卡的十几分之一甚至几十分之一。利用普通声卡作采集卡，美国NI公司的虚拟仪器软件LabVIEW作开发平台，设计实现了一种方便的、灵活性强的虚拟示波器，该系统能够正确采集声卡设计频率范围内的信号(如声音、脉搏、心电、脑电、电话等)，对一些应用领域是一种很好的选择。目前高精度、具有数据存储能力的示波器，由于工艺复杂、技术要求高，因而价格昂贵，所以虚拟数字存储示波器的设计有一定的经济价值；虚拟示波器能充分发挥虚拟仪器结构简单、灵活方便、功能丰富、价格低廉、一机多用、能重复开发、可由用户自定义的优势。

虚拟数字存储示波器，不仅具有通用示波器的功能，还可同时显示、记录、存储双通道输入的波形，对存储的曲线可通过回放功能显示在屏幕上，回放过程可暂停波形扫描，以便能更清楚地观察波形的变化，使用者可以及时进行数据处理，观察和分析实验结果。所以本课题具有一定的研究意义。

美国NI公司在虚拟仪器概念出现以后，推出了图形化虚拟仪器专用开发平台LABVIEW。这种平台采用独特的图形化编程方式，编程过程简单方便，是目前最受欢迎的虚拟仪器主流开发平台。为了兼顾其他高级语言软件开发者的习惯，NI还推出了LABWINDOWS/CVI、COMPONENTWORKS等交互式开发平台。在国内，西安交大韩九强等采用面向对象技术研究了可组态生成不同虚拟仪器的可视化虚拟仪器软件开发平台，重庆大学秦树人等提出了虚拟仪器产品的网络化开发方法。

在1998年9月成立了IVI(InterchangeableVirtualInstrument)基金会。IVI基金会是最终用户、系统集成商和仪器制造商的一个开放的联盟。目前，该组织已经制订了示波器/数字化仪、数字万用表、任意波形发生器/函数发生器、开关/多路复用器/矩阵及电源等五类仪器的规范。IVI制订的虚拟仪器统一规范，提升了仪器驱动软件标准化水平。伴随网络技术的高速发展，出现了以网络为基础、虚拟仪器为核心的/虚拟实验室(VirtualLaborato2ry)的概念。目前，虚拟实验室已成功地应用于许多大型实验室的实验研究和高等学校的实验教学.在人工智能研究的影响下，人们开始关注如何提高虚拟仪器的智能化水平。重庆大学秦树人等提出的智能化控件的思想，通过具有一定智能的多功能控件提高虚拟仪器灵活性。

虚拟仪器的突出成就不仅是可以利用PC机组建成为灵活的虚拟仪器，更重要的是它可以通过各种不同的接口总线，组建不同规模的自测试系统。目前虚拟仪器系统开发采用的总线包括传统的RS232串行总线、GPIB通用接口总线、VXI总线，以及已经被PC机广泛采用的USB通用串行总线和IEEE1394总线(FIREWIRE)。美国NI公司在1997年9月1日推出模块化仪器的主流平台PXI，这是与COMPACTPCI完全兼容的系统.这种虚拟仪器模块化主流平台PXI/Compact，PCI的传输速度已经达到100Mb/s，是目前已经发布的最高传输速度。

LABVIEW采用图形化编程方案，是非常实用的开发软件。Labwindows/CVI是为熟悉C语言的开发人员准备的、在windows环境下的标准ANSIC开发环境，除了上述优秀的开发软件之外，美国HP公司的HP-VEE和HPTIG平台软件，美国Tektronix公司的Ez-Test和Tek-TNS软件等，以及美国的HEMData公司的Snap-Master平台软件，也是国际上公认的优秀虚拟仪器开发平台软件。

我国VXI总线技术是反映我国目前虚拟仪器水平的一个方面，互联网已经使数据共享进入新阶段，加速了虚拟仪器的新网络技术及远程计算机技术的发展，而这些技术是传统仪器不可能实现的，虚拟仪器很好的利用了互联网的功能，因此可以把来自测量和设计的数据直接发布到网上。国内已有部分院校的实验室引入了虚拟仪器系统，上海复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学、华中理工大学、四川联合大学等。近一、两年来这些学校在原有的基础上，又开发了一批新的虚拟仪器系统用于教学和科研。其中，华中理工大学机械学院工程测试实验室将其开发成果在网上公开展示。四川联合大学的教师基于虚拟仪器的设计思想，研制了航空电台二线综合测试仪将8台仪器集成于一体，组成虚拟仪器系统，使用方便、灵活。清华大学利用虚拟仪器技术构建的汽车发动机检测系统，用于汽车发动机的出厂检验。主要检测发动机的功率特性、负荷特性等。一台发动机检测完后，就可打印出完整的检测报告。此外，国内已有几家企业在研制PC虚拟仪器，哈工大仪器王电子有限责任公司就是其中之一，它的产品已达到一定的批量。其主要产品有数字存储示波器系列、任意波形发生器及频率计系列、多通道大容量波形记录系列。专家预测：未来几年内，我国将有50%的仪器为虚拟仪器。国内将有大批企业使用虚拟仪器系统对生产设备的运行状况进行实时监测。虚拟仪器技术的提出和发展，标志着二十一世纪自动测试与电子测试仪器领域技术发展的一个重要方向。

研究内容：

声卡是计算机的标准配置，利用计算机声卡代替数据采集卡所设计出的虚拟仪器成本低、通用性强的特点。在采样频率要求不高的情况下，可以用声卡取代数据采集卡进行采样充分利用了价格低廉的声卡进行数据采集，开发一个能够对声音信号进行显示的虚拟示波器。

采用图形化编程软件LABVIEW设计虚拟示波器方法以及它的波形显示、频谱分析、参数显示等功能，最终实现开发一个能够对声音信号进行显示的虚拟示波器。

研究计划：

1－2周：利用图书馆拥有的与所研究课题相关的藏书，通过网络收集相关LABVIEW的资料，对课题内容有一定了解，尽可能完善地了解声卡工作的基本原理，初步掌握用LABVIEW控制声卡采集数据的基本原理。

3－6周：在前四周查阅资料的基础上，学习LABVIEW的基础知识用该语言进行软件编程，以达到控制声卡和数据分析的初步设计，并结合本课题的要求和老师及同学积极地进行课题的探讨，不留下自己的疑惑以及攻克相应的难题。

7-10周：进行总的程序的试验编程，由于对题目理解不深刻，编程总是出错，没有结果，不断尝试改进，寻求突破，进行标量量化，使该算法在LABVIEW环境下编译成功。

11-13周：进一步完善算法的实现，并进行结果的分析。

14-15周：根据对课题的理解，结合自己所编译的算法撰写论文。

16周：提交毕业设计和毕业论文，进行答辩。

虚拟示波器有以下几个特点:(1)集成度高,模块化特性明显。(2)性能提高,基于LabVIEW的虚拟示波器在稳定性、精度等方面都优于传统的测试仪器。(3)具有虚拟仪器特征,整个系统只有输入、输出端,其它仪器功能键都在可视化软面板上完成,这样的系统既有高度集成化,又具有操作简单、方便等优点。声卡将信号加以转换较简单并且好操作；而数据采集卡实现数据采集功能的过长比较复杂而且在特殊条件下需要专门的驱动程序才能加以进行。声卡是计算机的标准配置，利用计算机声卡代替数据采集卡所设计出的虚拟仪器最大的特色之处就在于成本低、通用性强。在采样频率要求不高的情况下，可以用声卡取代数据采集卡进行采样，充分利用了声卡较数据采集卡价格低廉以及数据采集较为简易的优势。