摘 要：介绍虚拟示波器的实现过程。该虚拟仪器;示波器;LabVIEW

　　1　虚拟示波器系统组成

　　1.1　虚拟示波器的结构

　　如图1所示，信号传感器检测各种被测信号的物理量，并从混合信号中提取出待测的微弱信号，输出的多路信号是已经放大滤波和电平变换后的标准信号，送入数据采集板卡(由硬件程序驱动工作)，通过系统总线送入计算机进行处理。

　　数据采集过程借助软件来控制整个DAQ系统，包括采集原始数据、分析数据等。经检测放大器放大信号，经采样保持和ADC单元被量化成数字信号，经存储单元进入微机的显示缓冲区，最后由图形设备接口函数将数据转化成相应的像素并在屏幕上显示出波形。

　　1.2　DAQ工作原理

　　DAQ工作原理如图2所示。本仪器安装的是NI公司的NI5102，由NI-SCOPE1.6设备驱动程序驱动。该DAQ能对信号进行不间断的采集和存储，支持双极性的模拟信号输入，电压范围：-5V～+5V。两路8位模拟输入通道，两路数字输出通道，一路外部模拟触发通道等。NI-SCOPE1.6与以前的版本相比，增加了对DAQ卡的自动配置，自动使波形以合适的采样率和采样点显示出来，避免了用户采样时的估算。

　　2　虚拟数字示波器的设计

　　2.1　软件开发环境

　　LabVIEW6i是一种基于图形编程语言(G语言)的开发环境，具有十分强大的函数库，包括数据采集、数据分析、串行仪器控制、数据显示、数据存储、仿真及一些网络功能。LabVIEW6i语言由前面板、框图程序和图标/连接器组成。其基本特点就是将虚拟仪器分解成若干功能子模块，用户可以根据自己的需要编写子程序，并把它封装为子模块，任意调用。

　　2.2　示波器面板

　　仪器面板如图3所示。功能：用户只须输入“设备”的名称，然后按开始按钮，即面板顶端的右箭头就可开始采集信号，系统自动完成对信号的各种初始设置，以合适的采样点和采样率完成采样，并以适当的比例显示出来。用户可以进行“单通道”和“双通道”的任意切换;可以对图形进行局部放大、平移;可以通过“分析类型”旋钮选择需要的分析类型，如：幅值谱、相位谱、功率谱、直方图、FFT变换、波形翻转、波形的运算、加窗显示、滤波显示等。对需要测量的量，可以从“测量范围”旋钮选取，可测得电压、周期、频率、均方值等59个参数。选择“停止”按钮，立即停止对波形的采集;“保存”按钮可以将所测数据保存到ACCESS桌面数据库，以便作离线分析;“打印”按钮可对处理后和处理前的波形实时打印。

　　2.3　主要功能模块

　　虚拟示波器有6大功能模块;信号采集、信号显示、信号处理、参数测量、数据存储、打印等。主要功能如表1所示，功能模块图如图4所示。

　　2.3.1　信号采集模块

　　信号采集模块主要完成数据的采集，根据所采集信号的不同自动完成初始设置，自动地以合理的采样点和采样率采集信号，并将信号以适当的比例显示。

　　2.3.2　信号显示模块

　　显示信号，通过通道选择按钮“单通”或“双通”来显示不同的信号。

　　2.3.3　信号处理模块

　　信号处理模块可以对采集的信号进行加窗处理、滤波处理、数学运算、频谱分析、直方图等。加窗处理可以加汉明窗、哈宁窗、平顶窗、三角窗、不莱克蒙窗等5种窗函数。滤波处理可以进行FIR窗函数、贝塞尔、巴特沃斯、契比雪夫等4种滤波器滤波。数学运算可进行加、减、乘、除四则运算。总计可完成21种图形变换。