1.2 国内外研究现状

2 虚拟仪器及声卡的工作原理

2.1 虚拟仪器的发展历史

2.1.1 国外发展史

2.2 虚拟仪器和传统仪器的比较

图 2.1.典型虚拟仪器的结构 虚拟仪器由用户定义，而传统仪器则功能固定且由厂商定义。

每一个虚拟仪器系统都由两部分组成——软件和硬件。对于当前的测量任务，虚拟仪 器系统的价格与具有相似功能的传统仪器相差无几，甚至比它少很多倍。而且，由于虚拟 仪器在测量任务需要改变时具有更大的灵活性，因而随着时间的流逝，节省的成本也不断 累计。

不使用厂商定义的、预封装好的软件和硬件，工程师和科学家获得了最大的用户定义 的灵活性。传统仪器把所有软件和测量电路封装在一起利用仪器前面板为用户提供一组有 限的功能。而虚拟仪器系统提供的则是完成测量或控制任务所需的所有软件和硬件设备， 功能完全由用户自定义。此外，利用虚拟仪器技术，工程师和科学家们还可以使用高效且 功能强大的软件来自定义采集、分析、存储、共享和显示功能。论文网

2.3 虚拟仪器的应用

虚拟仪器这些年来应用的增长非常迅速，到目前为止全球 85%的 500 强企业已经选择 了虚拟仪器技术，NI 公司提供的 1000 多款软硬件产品遍布于航空航天、智能交通、汽车、 医疗、教育等领域。从澳洲的心脏起搏器设计/验证、日本的 Honda 汽车测试到英国电信电 话线路性能测试，全球数以万计的工程师和科学家都在使用虚拟仪器技术来打到他们共同 的目的——更高的性价比和更快的开期。

2.4 数据采集技术的介绍

数据采集，是利用某种设备从系统外部采集数据并输入到系统内部的某接口。该技术 被广泛采用于各个领域。如摄像头，麦克风都是一种常用于日常生活的数据采集设备。被 采集的数据是已被转换为电信号的各种物理量，如温度，水位，风速，压力等，其形式可 以是模拟量，也可以是数字量。

数据采集过程的第一步是将连续变换的模拟线号在时域上离散化，也就是采样。采样 过程中，由于对连续信号采样会出现频率混叠的问题，从而会导致得到的信号失真。第二 步是将得到的时间离散，幅值连续的信号转变为时间幅度上均为离散的数字信号，即量化。 量化，将引入量化噪声，当信噪比(信号中有效成分的功率与噪声成分功率之比)过小时， 无法从量化后的信号内恢复原始信号。

要将数据采集到计算机里，并对其进行合理的组织，需要构建一个完整的数据采集系 统。它包括：传感器和变换器、信号调理设备、数据采集卡（或装置）、驱动程序、硬件 配置管理软件、应用软件和计算机等。使用不同的传感器和变换器可以测量各种不同的物 理量，并将它们转换为电信号；信号调理设备可以对采集到的电信号进行加工，使它们适

合数据采集卡等设备的需求；计算机通过数据采集卡等获得测量数据；软件则控制着整个 测量系统，它告诉采集设备什么时候从哪个通道获取数据，同时还对原始数据作分析处理， 并将最后结果表示成容易理解的方式，例如图表或文件等等。

2.4.1 数据采集系统的构成

数据采集系统的基本构成：数据采集是模拟信号经过低通滤波后，经由多路模拟通道 进入程控放大器，后送入 A／D 转换器进行模数转换,最后经过 USB 接口传输给上位机进 行显示处理.