Виртуальные приборы на базе звуковой карты ПК

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Осциллографы на базе звуковой карты

1) Digital Oscilloscope 3.0 - программа представляет собой однолучевой цифровой осциллограф.

Разработчик: BIP Electronics

Сайт производителя: http://www.electronics-lab.com

Рисунок 1. Лицевая панель Digital Oscilloscope

осциллограф генератор звуковой сопротивление

Технические характеристики:

· Разрядность: 8 бит;

· Частотный диапазон: 20-20000 Гц.

Сигнал в этой программе должен подаваться через правый канал звуковой карты. Окно программы на вид напоминает лицевую панель настоящего осциллографа, поэтому для многих знакомство с ней покажется привычным делом.

Справа от типичного экрана находятся основные органы управления: синхронизация (trigger), установка частоты и усиления. Чтобы синхронизация действовала, кнопка справа вверху от движка должна находится в состоянии «ON», потом вращением движка нужно добиться наиболее качественного изображения на экране. Изображение в режиме синхронизации этого осциллографа качественным можно назвать далеко не всегда: часты случаи, когда сигнал лишь мелькает на экране, пропадая в промежутках. Сама по себе программа-осциллограф не может понять, какое напряжение подается на вход звуковой карты, хотя в программе предусмотрено два уровня калибровки этого параметра (Options/Calibrate). Калибровку по ослаблению сигнала здесь и в других случаях следует проводить из микшера Windows. Калибровку также можно производить с помощью подстройки резисторов входного делителя напряжения. Лишь после скрупулезной калибровки можно иметь более или менее объективное представление о величине измеряемого сигнала по показаниям на экране осциллографа.

2) Oscilloscope 2.51 - Включает в себя двухлучевой осциллограф и спектроанализатор.

Разработчик: Константин Зелдович

Контакты: zeld@polly.phys.msu.su

Технические характеристики:

· Разрядность: 8 бит;

· Частотный диапазон 20-20000 Гц;

· 2 измерительных канала.

Компоновка осциллографа и анализатора спектра более удобна для использования на экране компьютера (рис. 2.2), регуляторы организованы в виде ползунков. Органы управления расположены в верхней части окна в виде кнопок, движимые регуляторы сбоку от экрана.

Рисунок 2. Лицевая панель Oscilloscope

Так как осциллограф двухлучевой, то для него могут использоваться оба канала звуковой карты, соответствующий режим включается кнопками над экраном. Спектроанализатор работает только для правого канала звуковой карты. Синхронизация включается и отключается кнопками над экраном, причем возможна синхронизация как по восходящему, так и по нисходящему фронту импульса.

Основные органы управления расположены сбоку от экрана. Усиление устанавливается двумя вертикальными бегунками отдельно для лучей Y1, Y2, рядом с ними находятся ползунки меньшего размера для возможности вертикального смещения сигналов лучей. Положению ползунков усиления соответствуют числовые значения в окне «Gain». В следующем блоке первым идет регулятор «Т» (мс/дел) с ним связаны две кнопки над экраном, позволяющие менять масштаб как 1/10. Изображение на кнопках соответствует сигналу большего и меньшего периода. Числовое значение размерности времени отображается в окне «Sweep», однако отображаемое значение относится не к одному делению ячейки сетки, а ко всему экрану - 10 делений. В окошках под экраном отображаются значения той точки экрана, на которую наведен курсор мыши. Для более точного измерения таким образом следует включить кнопку «Meter mode», тогда курсор приобретает форму перекрестка.

Из режима осциллографа легко перейти в режим спектроанализатора, достаточно нажать кнопку (FFT) справа над экраном. При этом в окне «Sweep» значения начинают отображаться уже в Гц, масштаб задается тем же ползунком «Т». Верхний предел оси частот в режиме спектроанализатора определяется так же из меню вкладки Options\Timing. Режим спектроанализатора удобно также использовать для определения частоты стабильного сигнала на осциллографе. В этом случае, переключившись из осциллографа на спектроанализатор, сигнал будет изображен в виде острого пика на шкале частот (рис. 3).

Рисунок 3. Режим спектроанализатора в Oscilloscope

2. Анализаторы спектра на базе звуковой карты

1) Spectrogram v5.0.5 - представитель программ-спектроанализаторов с удобным интерфейсом и продвинутыми возможностями. Анализ сигнала возможен как из файла, так и по входу звуковой карты.

Разработчик: Richard Horne

Сайт производителя: www.monumental.com

Технические характеристики:

· Разрядность: 16 бит;

· Частотный диапазон 20-20000 Гц;

· 2 измерительных канала.

Способ восприятия сигнала устанавливается из меню File, Scan Input - сигнал сканируется со входа звуковой платы. Шкала частот может быть представлена как в линейном, так и в логарифмическом виде. Возможно включение одного либо двух каналов звуковой платы. Окно программы организовано просто и удобно (рис.4). По экрану с помощью мышки двигается курсор, в виде крестового прицела, достаточно навести его на интересующую точку, и внизу в окошке выводятся числовые значения относительной амплитуды и частоты в выбранной точке. Таким образом, программу можно использовать и в качестве частотомера для сигнала фиксированной частоты, который будет виден на экране как самый высокий пик.

Рисунок 4. Лицевая панель Spectrogram

Перед началом каждого сеанса работы необходимо задать установки на панели настроек, она и будет каждый раз появляться при последующих нажатиях клавиши F3 (рис. 1.5). Панель настроек состоит из четырех основных разделов. Для начала необходимо задать способ отображения на экране сканируемого сигнала, в разделе Display Characteristic, в установках Display Type для нас лучше всего подойдет Line или Bar, график будет отображен линией либо в виде гистограммы соответственно. При этом по горизонтали расположена ось частот, и ось амплитуд по вертикали.

Рисунок 5. Панель настроек Spectrogram

На интервал значений на оси частот влияют установки сразу из двух разделов панели настроек. В Sample Characteristic\ Sample Rate задается предел величины дискретизации, до 44кГц. Значения FFT задают степень дискретизации в преобразованиях Фурье, используемых при программной обработке спектрограммы. Чем выше FFT, тем выше точность и разрешающая способность спектрограммы, однако требуется больше времени для расчета и сужается отображаемый интервал значений на оси частот. Так при установках Sample Rate на 5,5 кГц, а FFT Size в значение 16384, мы получим наименьший частотный диапазон (от 0 до 86 Гц) при наибольшем разрешении. Для использования же максимального размаха частот придется установить значения параметров в противоположные крайние значения: 44кГц, 512 - FFT, при этом мы получим интервал 0-22050 Гц. Интервал по оси частот может так же смещаться с помощью движка Band, таким образом, чтобы измерения проводились не от нуля, а от какого-либо более высокого значения, что тут же отображается в окошках справа от регулятора.

3. Генераторы на базе звуковой карты

1) NCH Tone Generator - простой генератор тестового сигнала и звуковой частоты

Разработчик: NCH Software

Сайт производителя: http://www.nch.com.au

Технические характеристики:

· Разрядность: 16 бит;

· Частотный диапазон 1-22000 Гц;

· 2 выходных канала.

Программа имеет компактный интерфейс (рис. 2.6) и дает довольно большой выбор в форме сигналов: синусоидальный (sine), прямоугольный (square), треугольный (triangle), пилообразный (sawtooth), импульсный и «белый шум» (white noise).

Рисунок 6. Лицевая панель NCH Tone Generator

Сигнал можно сохранить в виде файла, предварительно задав время звучания. К недостаткам можно отнести отсутствие на панели программы регулятора ослабления (амплитуды), предполагается, что в этом качестве будет использоваться стандартный микшер Windows, что вполне приемлемо, но менее удобно. Так же нельзя настраивать форму заданного сигнала.

2) Marchand Function Generator - генератор, позволяющий формировать сигнал на оба канала. Частота для обоих выходов устанавливается одна и та же, но для каждого канала по отдельности можно задать форму сигнала: синусоидальный, прямоугольный, треугольный, импульсный, а так же амплитуду. Также программа позволяет изменять амплитуду генерируемого сигнала для каждого канала в отдельности.

Разработчик: Marchand Electronics

Сайт производителя: http://www.marchandelec.com

Технические характеристики:

· Разрядность: 8 бит;

· Частотный диапазон 20-20000 Гц;

· 2 выходных канала.

Рисунок 7. Лицевая панель Marchand Function Generator

4. Измерители сопротивления на базе звуковой карты

1) LIMP - виртуальный измерительный прибор из пакета фирмы Arta Software. Изначально программа разрабатывалась для определения импеданса динамиков, но также с ее помощью можно определять номиналы сопротивлений, индуктивностей, емкостей. Для этого достаточно компьютера, самой программы и аппаратной части из одного резистора и нескольких шнуров.

Разработчик: Arta Software

Сайт производителя: http://www.artalabs.hr/

Технические характеристики:

· Разрядность: 16 бит;

· Частотный диапазон 20-20000 Гц;

· 2 измерительных канала;

· Диапазон измеряемого импеданса 1-200 Ом.

Рисунок 8. Интерфейс LIMP

5. Недостатки виртуальных приборов на базе звуковой карты

Самым большим недостатком всех рассмотренных выше виртуальных приборов, а также многих их аналогов, является то, что они не используют весь потенциал персонального компьютера и его звуковой карты. Диапазон рабочих частот ограничивается частотой дискретизации звуковой платы, а точность измерения по амплитуде зависит от разрядности. Разработчики приложений не позволяют работать со звуковыми картами разрядности более 16 бит и частотой дискретизации более 44100 Гц, а также не используют возможности многоядерных процессоров. Из-за этих недостатков рассмотренные программные продукты не могут похвастаться должной точностью и, в большинстве своём, не годятся для использования на практике.

Размещено на Allbest.ru