文本式虚拟示波器

文本式虚拟示波器由计算机、数据采集卡和分析处理软件构成，其功能结构如图5-10所示。主要分为以下几部分：

1）数据采集硬件部分由数据采集板和相应的驱动程序组成。

2）数据采集过程由驱动程序实现对数据采集硬件的设定，包括量程、信号通道、采样频率、触发控制、时基控制和对采样数据的读取及海量存储。

3）数据预处理对采集数据进行数字滤波、零均值化、基本特征量统计、数据拟合等处理。

4）图形显示以动态曲线、直方图、数字等形式将信息显示在显示屏上。

5）数据分析处理包包括抖动分析、FFT变换、峰值搜索以及积分、微分等运算，这也是虚拟示波器显著的优势。

6）数据输出将显示数据或采集数据以磁盘文件形式存储或打印输出。

7）操作控制过程中，操作人员通过控制软面板发出控制信号，控制硬件和软件模块作相应的处理。

图5-10 文本式虚拟示波器的功能结构

虚拟式示波器是示波器技术和计算机技术相结合的产物。它集成了示波器和计算机的主要特征，还产生了一些新的独特的技术特征和功能。

1.存储和提取波形参数

计算机提供了多种存储方式，如内存、硬盘、可擦写光盘等，为示波器提供了记忆存储的条件。数字化波形存储便于波形复现和进行计算机分析处理，尤其是在现场和野外测试，可以将测试结果带回实验室进行细致的分析和数据处理。

虚拟式示波器必须具备两种工作状态：采样状态和回放状态。当示波器处于采样状态时，数据来自A/D转换器，此时实时显示输入端的电压波形。当示波器处于回放状态时，数据来自计算机内存，可显示已采集的数据或读出原先保存的历史数据。

当示波器处于采样状态时，点击“开始”键，示波器开始采集数据并实时显示采集的波形，点击“暂停”键可暂停显示。使用“保存”可把已采集的数据储存。当示波器处于回放状态时，点击“开始”键打开文件进行开始，点击“暂停”可暂停。在这种模式下可以慢放信号，以便观察信号的细节，捕捉需要的信号。

2.数学运算

虚拟式示波器可以进行波形的加、减、乘、除、微分、积分、对数、指数、代数表达式运算等，以便发现信号或信号间的微妙关系。而且，还可以将复杂信号经FFT变换转换频域中观察分析，用于判断放大器及滤波器的频响、测量信号源的噪声、通信的调制分析等。这些是传统示波器难于实现的。

3.丰富的显示(www.xing528.com)

虚拟式示波器不仅具有多种动态曲线显示方法、对信号缩小或局部放大等功能，还具有直方图、XY显示功能。信号的直方图分析已成为高档示波器的一个共同特点，主要用于：提供对批量测量数据的分布显示、检验产品的质量、查出间歇性故障的原因、追踪测量数据的变化趋势。虚拟式示波器可提供三种直方图分析方法，即波形统计处理、波形参数结果的统计处理，以及电压直方图显示。XY图描述两组信号的相互关系，当两通道都处于选通状态时，使用此模式来显示李萨如图形、测量相位差或频率，而且还可以同时显示时域波形和频谱，以及对功能选择、运行状态和测量结果的全屏幕注释。

4.光标读数

通常，虚拟式示波器有四条测量光标，两条电压光标（水平）和两条时间光标（垂直）。它们分别用来在屏幕上标出所测量的电压差ΔV和时间差Δt。若电压光标Ⅰ处于零电平，则电压光标Ⅱ的位置就是对零电平的电压V，在显示屏上显示出其电压数值、极性和单位等信息。这种情形在应用中使用最多，且电压光标Ⅰ一般不显示，也就是常说的单光标。时间光标的情况和电压光标相似。

5.测量和自动测量

虚拟记忆示波器具有的测量参数主要包括：

1）振幅包括最大值、最小值、峰-峰值、均值、均方根值（RMS）、正过冲和负过冲等。

2）时间包括上升时间、下降时间、正脉宽、负脉宽、正工作周期、负工作周期、时间、频率和延迟等。

3）组合包括区域、周期区域、相位和脉冲宽度等。

4）直方图相关测量包括波形数、框点击数、最高点击数、中值、最大值、最小值、峰-峰值和平均值等。

借助光标与数字显示，按程序自动完成对示波器的参数设定和波形的显示，包括时间轴扫描参数和电压轴数值范围的设定、仪器本身的自动校准，以及波形参数的计算与数字化测量等。

6.“滚动”、“单次捕获”与“包络”

虚拟式示波器对输入波形的控制不仅有存储、运算等操作，而且还具有“滚动”、“单次捕获”与“包络”功能等。“滚动”功能用于观察慢速信号。按下“滚动”键，“信息流”自显示屏的一侧连续移动到另一侧，当发现需要捕捉或是所要研究的信号波形时，即刻利用“锁存”锁定。“单次捕获”功能用于捕捉、观测单次瞬变波形。“包络”功能即由采样点的正/负峰值数据构成的包络。

根据示波器原理和功能，结合计算机软件工程的思想，将功能细化，分为若干个功能模块，理清它们之间的顺序和制约关系，就可以用Visual C++来开发虚拟示波器了。开发的文本式虚拟示波器如图5-11所示，其界面主要分为显示区及操作控制区。显示区主要完成曲线的动态波形、数字标识及刻度标尺显示。操作控制区又分为两部分：硬件控制和显示控制，硬件控制主要完成示波器信号输入通道、X轴的触发形式及扫描速度、通道的输入电平

图5-11 文本式虚拟示波器

范围等，显示控制包括坐标标尺的显示设定、显示方式及位置、显示比例设定等。