基于Labview的虚拟信号源设计.pdf

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1、26开发应用基于Labview的虚拟信号源设计李辉刘鲲（安徽师范大学物理与电子信息学院，安徽芜湖241000）摘要：本文利用Labview虚拟仪器平台驱动声卡设计了一种信号发生器，可生成正弦、方波、噪声等多种波形，且可以灵活设置波形参数。整个虚拟信号源功能全面，使用灵活，性价比很高，在要求不高或成本受限的场合具有很好的推广前景。关键词：虚拟信号源；Labview；声卡；刷新率DOI:10.3969/j.issn.1671-6396.2015.03.0091前言Clear.vi用于释放已经打开的声卡；SOSetNumBuffers.

2、vi申信号源是电子实验室必备的设备，其主要功能是产生实请适当大小的缓冲区，调用此函数可准备好波形音频数据验所需的各种信号。随着计算机技术的发展，现代信号源大块，一旦数据准备好，就可调用SOWrite.vi将其传给声卡都内置了CPU和存储模块，能够利用信号处理的方法产生驱动程序进行播放输出，SOWait.vi则完成声卡接收到的所多种信号，大大扩展了仪器的使用范围。但是这类智能仪器有数据播放完毕之前的等待工作；最后函数SOVolume.vi[3]往往价格不菲，对于高校教学或个人用户就显得难以接受。用于设定波形输出设备的音量。利用Lab

3、view构建基于声虚拟仪器技术的发展为多功能低成本信号源的设计提供了卡的虚拟信号发生器流程如图1所示。新的思路。虚拟仪器是在以计算机为核心的平台上，由用户设计，具有虚拟面板，由软件实现测试功能的计算机仪器系统，是计算机与测试仪器相结合的产物。虚拟仪器大大突破了传统仪器在功能的灵活性，以及数据处理、显示、存储等方面的不足，具有功能灵活，界面友好，方便修改以及便于图1声卡输出流程[1]网络连接等优点。Labview中的声音格式有单声道8、16位，双声道8、虚拟仪器最常用的编程语言为Labview，是NI公司的16位四种，声卡的数据刷新

4、速率有8KHz、11.025KHz、基于图形化编程语言的虚拟仪器开发工具，利用它可以轻松22.050KHz和44.100KHz四种。速率不同，输出波形的质量组建一个测试系统而无需进行繁琐的代码编写。将Labview也不同，应视具体情况选择合适的速率。本文根据主流声卡与数据处理板卡结合可以进行信号的采集、处理与合成，构的性能指标，默认刷新速率为44.1KHz，采样位数为16bit，成完整的虚拟信号处理试验系统。目前常用的板卡有NI公输出方式为双声道，输出正弦波频率一般在1Hz到20KHz[2]司的USB600X、USB92XX系列，

5、这类板卡虽然性能优良，之间。配套软件齐备，但是一般价格较贵，普遍在千元以上，相对高2.2程序框图设计校或个人而言实验成本太高，这一点在欠发达地区尤为突出。虚拟信号源的框图程序和前面板是对应的，框图程序相声卡是计算机的标准配置，一般声卡采样位数可以达当于传统程序的源代码。程序需要实现各控件参数的初始到12bit，并不逊于常用的数据采集卡；同时声卡的采样频化，输出通道和精度选择，信号生成等功能。初始化是确保率分别是44.1KHz、22.05KHz、11.025KHz和8KHz，这个程序能够正确运行的前提，主要是运行几个控制控件和声卡频

6、率也是DAC输出信号的采样频率。目前主流声卡在音频缓冲区大小的设置。输出通道包括mono和stereo，输出精（20～20KHz）都具有较好的幅频特性，所以当采样率设为度是由声卡的位数（8位和16位）决定，因此有四种组合：44.1KHz时可作为音频信号源。可见利用声卡进行信号合成单声道8位、单声道16位、双声道8位和双声道16位。就不需要购买专门的数据采集卡，为开发低成本多功能的音信号生成部分实现各种信号的生成，是整个系统的核频信号发生器创造了有利条件。心。Labview程序具有模块化特征，可以将一个大的VI设2系统设计计成几个模

7、块，这样有利于程序的开发和维护。首先根据用2.1Labview音频处理机制户在前面板中设置的各种参数调用不同的子VI生成需要的Labview是一种基于图形化的编程语言，内置信号采集、信号数据，主要包括仿真信号和噪声两个子VI。仿真信号测量分析与数据显示功能，集开发、调试、运行于一体，可子VI主要用于基本周期信号和公式波形信号的生成，用到以非常容易的与各种数据采集硬件无缝集成，大大简化了应了BasicFunctionGenerator.vi和FormulaWaveform.vi两个用系统的开发进程。Labview有强大的信号处理能力

8、，其中VI。BasicFunctionGenerator.vi用来产生基本的周期信号（正音频输出的相关节点在功能模板中的调用路径为All弦波、方波、三角波和锯齿波）。有时在实际测试中需要输Functions/Graphics&Sound/Sound