基于聲卡的多功能測試

幾乎每臺(tái)電腦或掌上電腦都有一個(gè)內(nèi)置聲卡。聲卡通常被用來作為音頻輸入輸出設(shè)備，用于記錄、合成和回放語言、音樂和歌曲。然而，聲卡其實(shí)可以做得更多。從測控的角度來看，聲卡是一個(gè)具有雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）和雙通道數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC）的信號采集和輸出設(shè)備。它在音頻范圍內(nèi)具有平滑的頻率響應(yīng)，采樣頻率通常為44.1kHz和48kHz，最大可達(dá)192kHz，采樣位數(shù)通常為16bit，最大可達(dá)24bit。由于聲卡內(nèi)部都帶有增益控制（例如：話筒音量控制、話筒提升控制、線路輸入音量控制），即使在不外加信號放大或衰減電路的情況下，它也可以測量從1微伏到1伏左右的信號。聲卡支持以連續(xù)數(shù)據(jù)流模式工作，因此可完全利用電腦自身的內(nèi)存（從數(shù)百M(fèi)B到數(shù)GB）或電腦的硬盤（從數(shù)十GB到數(shù)百GB）來進(jìn)行數(shù)據(jù)的不間斷存儲(chǔ)。與普通的獨(dú)立式數(shù)字存儲(chǔ)示波器相比，基于電腦聲卡的測試系統(tǒng)的存儲(chǔ)深度極大。今日個(gè)人電腦的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)能力已遠(yuǎn)非二十年前的286中央處理器、1MB內(nèi)存、10MB硬盤空間可比，可實(shí)時(shí)進(jìn)行包括頻譜分析所需要的快速傅里葉變換（FFT）等在內(nèi)的復(fù)雜運(yùn)算，這使得以前需要采用的極其昂貴的獨(dú)立式傳統(tǒng)儀器才能實(shí)現(xiàn)的功能，可通過電腦虛擬儀器軟件以極低的成本來實(shí)現(xiàn)，而且維護(hù)方便，可不斷升級。

測量精度由聲卡的質(zhì)量決定。通常是外置聲卡最好，其次是內(nèi)置獨(dú)立聲卡，最后是板載聲卡。專業(yè)級聲卡優(yōu)于消費(fèi)級聲卡。一塊專業(yè)級聲卡的總諧波失真+噪聲（Total　Harmonic　Distortion　　plus　Noise，THD+N）可小于0.001%(－100dB)，信噪比（Signal－to－Noise　Ratio，SNR）可大于110dB，帶寬可達(dá)1Hz～96kHz，因此能幾乎完美地測量音頻甚至略微超過音頻范圍的信號。從價(jià)格上講，即使是專業(yè)級聲卡，其價(jià)格也遠(yuǎn)低于同類的專業(yè)ADC或DAC卡。聲卡的時(shí)基精度通常為0.00x%，即：幾十ppm。例如，一個(gè)時(shí)基精度為0.002%的聲卡，在采樣頻率為48kHz時(shí)，其誤差僅為0.96Hz。

那么，聲卡適合測量什么呢？它可以近乎完美地測量任何在音頻范圍內(nèi)的信號，例如：聲音、振動(dòng)、心肺音、腦電、心電、地震波，電源諧波等，根據(jù)所用傳感器的不同而不同，當(dāng)然還要看所采用的軟件所提供的功能。目前市面上基于聲卡的虛擬儀器軟件有不少，從免費(fèi)的到售價(jià)上萬元人民幣的都有。部分付費(fèi)軟件也提供了免費(fèi)下載，以讓用戶試用其部分或全部功能。配上這類軟件，無需添加任何ADC和DAC硬件，即可將一臺(tái)電腦或掌上電腦變成一臺(tái)集示波器、頻譜分析儀、信號發(fā)生器、頻率計(jì)、聲壓計(jì)等多種功能于一體的測試儀器。