自动校准声卡示波器的方法技术

本发明专利技术提供自动校准声卡示波器的方法，该方法包括：利用电脑的声卡作为声卡示波器的数据采集卡，所述声卡的麦克风插口作为数据采集输入端；在所述声卡的麦克风音量发生变化之后，所述声卡示波器根据公式计算出在当前麦克风音量值下所述声卡示波器的量程vlc，并调整显示画面的每格刻度，以正确显示输入的采集信号的波形值，并且包括了一种简单的标定方法，改进了以往传统声卡虚拟示波器的难以校准的缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及虚拟示波器领域。特别是关于一种能够自动校准声卡示波器的方 法。
技术介绍
随着计算机技术和虚拟仪器技术的不断发展，虚拟仪器逐渐成为现代仪器的一个 发展方向，它的核心思想是利用计算机的强大资源使本来需要硬件实现的技术软件化，以 便最大限度降低系统成本，增强系统的功能和灵活性。目前大部分虚拟仪器都是基于商用 的数据采集卡作为硬件平台，但是整个系统价格昂贵，并且在一些具体的应用场合有些功 能可能并不实用。作为多媒体计算机的一个标准配置的音频信号采集系统-声卡，其数字 信号处理系统包括模数装换其A/D和数模信号转换器D/A，能够实现模拟信号的采集和输 出，因此基于声卡的虚拟仪器具有成本低、通用性好和灵活性高的优点，现在已经有基于声 卡的虚拟示波器、虚拟万用表和虚拟频谱分析仪。但是现有的声卡示波器要么没有校准的功能，只能大致查看波形；要么标定校准 的条件比较苛刻，比如需要标准的信号发生器和示波器；要么就是标定校准之后，当麦克风 音量变化之后又得重新标定校准。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，其可以通过简单的操作完成 以往声卡虚拟示波器的标定校准的难点问题。本专利技术所采用的技术方案为利用电脑的声卡作为声卡示波器的数据采集卡，所述声卡的麦克风插口作为数据 采集输入端；在所述声卡的麦克风音量发生变化之后，所述声卡示波器根据公式V, 二 ^vdGvTmsNmaxlcVolN0计算出在当前麦克风音量值下所述声卡示波器的量程V1。，并调整显示画面的每格 刻度，以正确显示输入的采集信号的波形值；其中Vol是代表当前的麦克风音量值，Vrms是输入标准信号时测得的标准信号的 电压有效值，Voltl是输入标准信号时的麦克风音量值，Ntl是输入标准信号时所述声卡示波 器采集到的信号数据的最大值减去最小值得出的数值所得的差，Nfflax是所采用声卡的量程。进一步地、前述标准信号是由前述电脑中的信号发生器产生。进一步地、前述电脑中的信号发生器是由软件产生。进一步地、前述标准信号为固定频率的正弦波信号。进一步地、前述输入麦克风插孔的标准信号是由前述电脑声卡的耳机插孔输出的 前述电脑中信号发生软件产生的标准信号。进一步地、在测量前述Ntl时，是将所述耳机插孔输出的标准信号通过音频线输入 到麦克风插孔，通过声卡示波器采集到的所述标准信号的信号数据的最大值减去最小值得 出的数值所得的差。进一步地、前述Vms是通过万用表的交流电压档测量所述耳机插孔输出的标准信 号得出的标准信号的有效值。进一步地、所述声卡采用的是16位声卡，其量程Nmax为65535。进一步地、前述Vol和前述Voltl都是由声卡示波器从前述电脑自动实时获得的数 据。本专利技术利用数字万用表和虚拟信号发生器、通过简单的标定校准方法改进了以往 传统声卡虚拟示波器的难以校准的缺点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。图1，其示出了本专利技术中采用的声卡的正常工作原理图。图2，其示出了本专利技术自动校准的声卡虚拟示波器的工作原理图。图3，其示出了本专利技术中标定时的硬件连接图。图4，其示出了本专利技术中标定校准的方法流程图。图5，其示出了麦克风音量控制电路的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。很显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在不脱离本专利技术本质和精神的情况下所获得的 所有其他实施例，都属于本专利技术公开和保护的范围。信号采集是工程中信号分析和处理的前提，通常采用数据采集卡来完成，数据采 集卡一般包括多路开关、放大及采样保持、A/D转换、计算机I/O接口等部分，性能比较完 善，但价格比较昂贵。而对于PC机而言，声卡几乎是最常见的配置了，甚至许多主板就集 成了声卡。声卡的高、低档之分主要是在于声音的回放效果上，比如对三维立体声、环绕效 果、多声道、复音、杜比、硬波表等的支持，但是基本都具有信号滤波、放大及采样保持、A/D 和D/A转换等功能，这些功能与数据采集卡相当，常用声卡可对音频信号实现双声道16位、 高保真的数据采集，最高采样率可达44. 1kHz，具有较高的采样频率与精度，对于许多科学 实验和工程测量来说，声卡对信号的量化精度和采样率都是足够高的，完全可以作为数据 采集卡来使用，在使用声卡作为数据采集卡时，主要关注的是声卡的录制效果，即采集通路 数、采样频率、采样位数，以及输入信号的规格。PC中的常用声卡特性为采集通路数声卡支持单路、双路采集；采样频率声卡支持的标准采样频率有8000，11025、22050、44100(每秒)；采样位数声卡支持的采样位数一般为8位，16位。在本专利技术的一个实施例中采用了可对音频信号实现双声道16位、高保真的数据 采集，最高采样率可达44. IkHz的AC97声卡作为数据采集卡，PC机的显示器作为显示设备， 并结合软件构成基于声卡的虚拟示波器。所述声卡的外部接口有线路输入(Line-in)、扬 声器(SpeakerOut)、麦克风(Microphone)、游戏端口(GamePort)0 Line-in 禾口 Microphone 两者均可作为信号输入端口。显然，由声卡作为数据采集卡设计的示波器所能接受的信号 变化范围应适应Line-in或microphone端口的信号变化范围。请参阅图1所示，其示出了本专利技术中采用的声卡的正常工作原理图。本专利技术采用 的声卡10包括信号前置处理模块11、数据输入缓冲区模块12、数字信号处理模块12、数据 输出缓冲区模块14和D/A波形重建模块15。当通过Line-in接口或者Microphone接口输 入的模拟声信号经过所述信号前置处理模块11及A/D转换后变成数字信号，送入数据输入 缓冲区模块12，然后数字信号处理模块12通过各种数字信号处理的方法对数据输入缓冲 区模块14的数据进行处理，完成声音消噪、音效处理、声音合成等功能，最后把处理好的数 据保存在数据输出缓冲区14里，通过D/A波形重建模块15送到扬声器(SpeakerOut)输出 接口完成声音播放，同时对于不同的扬声器可能还有功放芯片完成功率放大功能。请参阅图2所示，其示出了本专利技术中可自动校准的声卡虚拟示波器的工作原理 图。本专利技术采用了声卡作为数据采集卡，PC机显示器作为显示设备，配合软件形成了 可自动校准的声卡虚拟示波器20，其包括数据采集模块21、信号前置处理模块22、数据输 入缓冲区23、数字信号处理模块M、数据输出缓冲区25、自动校准模块沈和波形显示模块 27，所述数据采集模块包括测试线、微型计算机(PC)的声卡上的麦克风(MIC)接口和线路 输入(Line-in)接口，其中麦克风接口和线路输入接口都可以做为输入接口，在下面的讲 解中，都以麦克风接口作为输入接口来讲解，当线路输入接口作为输入接口时，与其类似， 不再累述。测试线(一根输入，一根输出，它实际上就是立体声音频线)的制作方法是将 立体声插头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动校准声卡示波器的方法，其特征在于，该方法包括：利用电脑的声卡作为声卡示波器的数据采集卡，所述声卡的麦克风插口作为数据采集输入端；在所述声卡的麦克风音量发生变化之后，所述声卡示波器根据公式Ｖ↓［ｌｃ］＝√２Ｖｏｌ↓［０］Ｖ↓［ｒｍｓ］Ｎ↓［ｍａｘ］＼ＶｏｌＮ↓［０］计算出在当前麦克风音量值下所述声卡示波器的量程Ｖｌｃ，并调整显示画面的每格刻度，以正确显示输入的采集信号的波形值；其中Ｖｏｌ是代表当前的麦克风音量值，Ｖ↓［ｒｍｓ］是输入标准信号时测得的标准信号的电压有效值，Ｖｏｌ↓［０］是输入标准信号时的麦克风音量值，Ｎ↓［０］是输入标准信号时所述声卡示波器采集到的信号数据的最大值减去最小值得出的数值所得的差，Ｎ↓［ｍａｘ］是所采用声卡的量程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志强，
申请(专利权)人：无锡爱睿芯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：32