本書是在第一版的基礎上修訂而成的。這次修訂更新、補充了很多內容,以適應科學技術的發(fā)展和當前教學改革的需要。全書以測量技術和虛擬儀器原理為主線,以LabVIEW 2014為基本平臺,系統(tǒng)介紹了虛擬儀器的原理和概念,詳細講解了虛擬儀器的硬件構成、組建方式,軟件編程、信號處理及算法和虛擬儀器設計等內容。本書共7章,第一章是虛擬儀器概述,第2章和第3章分別是虛擬儀器軟件LabVIEW的編程基礎和擴展編程。第4章講解數據采集的硬件電路和DAQ軟件編程。第5章討論測試信號的產生、時頻域分析及數字處理。第6章討論總線與網絡通信技術。第7章講解虛擬儀器設計實例,包括高速多功能DAQ主板、輸入輸出通道及軟件設計。本書適用面較廣,可作為高等理工科院校自動化類、電子信息類、機械類等專業(yè)教材,也可作為相關專業(yè)研究生的教材,以及廣大科研和工程技術人員的參考書。
虛擬儀器是現代測試技術及儀器發(fā)展的一個重要標志,是現代測量技術與信息技術相結合的產物。所謂虛擬儀器,是指在以通用計算機為主體的硬件平臺上,由用戶設計定義的,具有虛擬面板,而且測試功能由測試軟件實現的一種計算機儀器系統(tǒng)。它已經成為21世紀測試技術與儀器技術發(fā)展的一個重要方向,并且在眾多領域得到了廣泛的應用。
該教材以測量技術和虛擬儀器原理為內容的主線,以LabVIEW為基本平臺,系統(tǒng)介紹了虛擬儀器的原理和概念,詳細講解虛擬儀器的硬件構成、組建方式,重點在軟件編程、信號處理及算法和虛擬儀器設計等內容。
本書第一版于2008年出版,以內容體系的完整性、硬件與軟件并重、綜合性和實用性等特點,受到讀者的歡迎。但是近十年來,虛擬儀器技術隨著現代信息技術的發(fā)展,技術體系不斷更新和完善,軟件已多次升級更新,增加了很多功能,編程方法也有變化;同時針對網絡技術的發(fā)展和普及,學生使用計算機能力的提升等,在教學中也需要持續(xù)更新教學內容,因此非常有必要對教材進行修訂。
在保留原書體系結構和編寫特色的前提下,第二版做了全面修改和補充,主要修改內容包括:(1)在全書中升級LabVIEW軟件版本為目前較新和應用較廣的2014版,使用漢化界面,更適合學生學習。(2)增加一章講解LabVIEW軟件的擴展編程技術,解決虛擬儀器軟件開發(fā)中的更深入和較復雜問題。(3)專門擴充一章講解虛擬儀器的網絡化測控系統(tǒng)編程技術。(4)采用新的DAQmx技術,重寫了原第5章數據采集軟件編程。(5)限于篇幅,刪減了原第7章和第8章內容。
全書共7章,第1章虛擬儀器的概述,討論了虛擬儀器的基本概念、形成和發(fā)展、系統(tǒng)結構等內容。第2章虛擬儀器軟件LabVIEW編程基礎,主要討論了LabVIEW的編程結構、數組、簇和字符串、圖形化數據顯示、文件操作等。第3章虛擬儀器軟件LabVIEW擴展編程,主要講解人機界面交互設計、與外部程序的接口技術、多語言的實現技術和生成安裝包等。第4章虛擬儀器數據采集技術,討論了數據采集(DAQ)中的信號調理、A/D轉換與數據存儲等硬件技術。還探討DAQ的軟件編程方法和實例,包括模擬輸入和輸出、數字I/O和計數器等。第5章虛擬儀器的測試信號分析與處理技術,討論了測試信號的產生、時域分析和處理、相關分析和卷積運算、數字濾波器的軟件實現、信號和系統(tǒng)的頻域分析及軟件實現,多種高等數學計算和數據處理等。第6章虛擬儀器系統(tǒng)集成的總線與網絡通信技術,包括虛擬儀器網絡測試的基本概念,注重討論基于TC P/IP協(xié)議、UDP協(xié)議、DataSocket、遠程面板和共享變量通信技術的軟件編程方法和實例。第7章虛擬儀器設計實例,介紹了虛擬儀器通用硬件平臺設計,包括模擬輸入一輸出通道及DDS信號源等硬件設計,還通過幾個典型虛擬儀器設計的實例,講述了虛擬儀器設計的技術和方法。
此外本書作為新形態(tài)教材,增加了微視頻講解、程序實例、參考文檔等作為教材的補充資料,通過手機掃描二維碼或登錄abook網站即可觀看,便于讀者學習。
本書由電子科技大學自動化學院詹惠琴教授主編,其中第1、4、5章由詹惠琴編寫,第2、7章由古軍編寫,第3、6章由羅光坤編寫。
本書可作為自動化類、電子信息類、機電類等專業(yè)的教材,也可作為相關專業(yè)研究生教材,以及工程技術人員在學習和應用虛擬儀器技術時的參考書。建議教學學時數為32~48學時,其中實驗學時約占總學時的三分之一。
由于編者水平有限,對于本書中的錯誤和不完善之處,懇請讀者指正。
詹惠琴,電子科技大學教授,工學博士。畢業(yè)于北京航空航天大學自動控制系,曾在航空部公司從事飛機大氣數據計算機、傳感器及自動測試系統(tǒng)研制工作,后進入高校任教,有30年科研和教學經驗。理論基礎扎實,技術領域較寬,發(fā)表論文幾十篇,授權發(fā)明專利十多項。任四川省自動化與儀器儀表學會副秘書長和常務理事,單片機及嵌入式系統(tǒng)專委會委員。研究方向:現代測試理論和方法、計算機自動測控技術、虛擬儀器、信號處理、航空電子等。
第1章 虛擬儀器概述
1.1 虛擬儀器的基本概念
1.1.1 虛擬儀器的定義
1.1.2 虛擬儀器的特點
1.2 虛擬儀器的形成和發(fā)展
1.2.1 虛擬儀器形成的背景
1.2.2 虛擬儀器的提出
1.2.3 虛擬儀器技術應用
1.2.4 虛擬儀器的發(fā)展與展望
1.3 虛擬儀器的系統(tǒng)結構
1.3.1 虛擬儀器的系統(tǒng)組成和基本功能
1.3.2 虛擬儀器的通用儀器硬件平臺
1.4 虛擬儀器的軟件系統(tǒng)
1.4.1 虛擬儀器的軟件層次結構
1.4.2 虛擬儀器的軟件開發(fā)環(huán)境
第2章 虛擬儀器軟件LabVIEw編程基礎
2.1 LabVIEw編程初步
2.1.1 LabVIEW的基本VI介紹
2.1.2 LabVIEW的基本開發(fā)環(huán)境
2.1.3 LabVIEW的模板
2.1.4 LabVIEW的數據類型
2.1.5 控件的屬性設定
2.1.6 創(chuàng)建VI程序
2.1.7 LabVIEW的項目管理器
2.1.8 使用LabVIEW的幫助
2.2 LabVIEw的程序結構
2.2.1 F0r循環(huán)
2.2.2 While循環(huán)
2.2.3 條件結構
2.2.4 順序結構
2.2.5 事件結構
2.2.6 公式節(jié)點
2.2.7 VI子程序
2.2.8 局部變量和全局變量
2.3 數組、簇和字符串
2.3.1 數組
2.3.2 簇
2.3.3 字符串
2.4 圖形化數據顯示
2.4.1 圖形控件模板
2.4.2 波形圖表
2.4.3 波形圖
2.4.4 XY圖
2.5 文件操作
2.5.1 基本概念
2.5.2 文件I/0函數
2.5.3 文本文件的讀寫
2.5.4 電子表格文件的讀寫
2.5.5 二進制文件的寫入和讀取
第3章 LabVIEW擴展編程
3.1 人機界面交互設計
3.1.1 對話框
3.1.2 菜單
3.1.3 容器控件
3.1.4 自定義控件
3.2 屬性節(jié)點及調用節(jié)點的應用
3.2.1 屬性節(jié)點、調用節(jié)點概述
3.2.2 控件的屬性節(jié)點及調用節(jié)點
3.2.3 VI的屬性節(jié)點及調用節(jié)點
3.2.4 綜合示例
3.3 與外部程序的接口技術
3.3.1 DLL技術
3.3.2 Activex技術
3.4 多語言的實現技術
3.4.1 多語言實現概述
3.4.2 基于INI文件的方法
3.4.3 基于DLL文件的方法
3.5 程序安裝包的制作技術
3.5.1 程序安裝包制作概述
3.5.2 生成應用程序
……
第4章 虛擬儀器數據采集技術
第5章 虛擬儀器的測試信號分析與處理技術
第6章 虛擬儀器系統(tǒng)集成總線與網絡通信技術
第7章 虛擬儀器設計實例
參考文獻