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基于LabVIEW的虚拟示波器的设计与实现

摘要:介绍基于LabVIEW的虚拟示波器的设计，它是由数据采集卡采集外部信号，通过软件编程来实现仪器的显示及测量等功能。该虚拟示波器主要由数据采集、数字滤波、参数测量、频谱分析、功率谱分析和波形存储及读取模块组成，具有传统仪器所没有的许多优点，如能保存波形及测量结果、成本低廉，可以根据需要进行功能拓展等。实验证明，该虚拟示波器运行可靠、性能良好和结果正确。

关键词:虚拟仪器;示波器;LabVIEW

AbstractsThispaperintroducedthedesignofvirtualditaloscilloscopewhichisbasedonLabVIEW.Itadoptsthedataacquisitioncaltogetexternaldateandrealizesthedisplayandmeasmunentandotherfunctionsthroughsof'svarepro-grammingThevirhzaloscillographconsistsofdataacquisitionditalfiltering，paranetermeasurunentfrequencyspectnrr}powerspectnmanalysisandwavestoragemodulesIthasmanyadvantage,suchassavingwavefoamandmeasuringresultcostingloverandextendingfunctionwhenneededTheexperimentsshowedthatthisvialoscillo-scopehasreliableoperationandgoodperfo}nanc}correctresult

Keywordyvirtualinstn}nen}oscillographLabVIEW

1引言

示波器是电子信号测量行业最常用仪器之一，主要用来测量并显示被测信号的参数和波形，在科学研究、科学实验及现场检测等许多领域被广泛应用。目前，常用的模拟示波器外型笨重、功能单一，数字示波器虽然有一定的功能扩展，但价格昂贵，而且这些仪器加工工艺复杂、对制造水平要求很高，生产突破有困难。虚拟仪器的出现改变了这一局面，虚拟示波器利用计算机系统强大的数据处理能力，利用软件完成数据的采集、控制数据分析和处理以及测试结果的显示等，大大突破了传统仪器在数据处理、显示、传送、存储等的限制，使用户可以方便地对仪器进行维护、扩展和升级，而且虚拟示波器比传统示波器节约了许多成本，具有很高的性价比。虚拟示波器的研究在实验教学方面也有很大的义，主要表现在:①通用于不同实验室、成本较低;②能提高实验效率;③参数输入简便，结果显示明确，对仪器不会有任何损坏;①实验设备如有更新，只需更新一下软件，可降低高等学校用于实验室建设及实验设备的投资、维护费用。本文介绍虚拟示波器的设计，用图形化编程语言LabVIEW实现虚拟示波器的数据采集、波形显示、数字滤波、参数测量、频谱分析、功率谱分析以及数据存储和回放等功能。实验证明，该虚拟示波器可以实现对采样信号的示、分析、存储等操作并且结果正确、可靠，功能比传统仪器强大。

2虚拟示波器的结构

虚拟示波器是在数据采集卡的支持下，通过软件编程实现波形的采集，显示以及分析等功能。虚拟示波器有数据采集、波形显示、参数测量、频谱分析、功率谱分析、波形存储和回放等部分组成，如图1所示。

2.1信号来源
我们设计的虚拟示波器具有3种信号来源可供选择，能选用标准信号、带白噪声的正弦信号和由数据采集卡采集的模拟信号，其界面如图2所示。数据采集模块是虚拟示波器软件的硬件驱动部分，主要完成数据采集的控制，包括通道控制。

2.2波形显示模块
波形显示模块主要是对虚拟示波器的波形进行显示，是示波器的主体部分。它主要包括3种显示方式:A模式，B模式，A&B模式。当开关打到计算档时能对2个波形进行计算，计算模式有AAX$A/BoA,B开关分别控制2个通道波形的显示，可以根据需要打开或关闭对应的波形。A,B位置旋钮分别控制2个波形的垂直位移，水平位移控制波形在水平方向上的位移，也可以查看前面的波形。按下停止采集按钮，示波器将停止工作。
为了判读准确、方便，在显示区设置了网络线和光标。网络间距大小与X,Y轴刻度相同，可以由用户自己定义，光标有2个，可以由用户选定颜色，同时在控件下面的显示区能够自动显示光标所在位置的数值，可以精确定位。
用户可以通过波形设置的弹出菜单设定波形曲线的各种属性，包括波形的名称、图形表示方式、数据点风格、线型、线宽、颜色等等。在多条波形曲线同时显