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第1章 绪论 1

1.1 仪器技术发展概况 1

1.2 虚拟仪器基本概念 3

1.2.1 虚拟仪器面板 4

1.2.2 由软件编程来实现仪器功能 4

1.3 虚拟仪器的系统构成 5

1.4 虚拟仪器系统集成的基本概念及意义 8

习题 10

第2章 虚拟仪器系统的硬件集成技术 11

2.1 虚拟仪器硬件 11

2.2 虚拟仪器系统总线 13

2.2.1 总线的分类 13

2.2.2 总线的基本规范内容 15

2.2.3 总线的性能指标 15

2.2.4 总线系统的优越性 16

2.2.5 虚拟仪器与测控系统总线 17

2.2.6 虚拟仪器应用总线的选型 25

2.3 虚拟仪器系统硬件集成 27

2.3.1 影响虚拟仪器系统硬件集成的主要因素 27

2.3.2 虚拟仪器系统硬件集成过程 28

2.3.3 虚拟仪器系统硬件集成策略 32

2.4 主控计算机（控制器）的选择与配置 32

2.4.1 外置式控制器 33

2.4.2 嵌入式控制器 34

2.5 信号接口装置设计 34

2.5.1 信号接口装置的类型 34

2.5.2 通用信号接口装置机械结构 35

2.6 可靠性与安全性设计 35

2.6.1 可靠性设计 35

2.6.2 抗干扰设计 36

2.6.3 安全性设计 40

小结 42

习题 43

第3章 虚拟仪器控制软件技术 44

3.1 可编程仪器标准指令SCPI 44

3.1.1 SCPI仪器模型 44

3.1.2 SCPI命令分类 45

3.1.3 SCPI命令规范 46

3.1.4 工作流程 49

3.1.5 SCPI命令系统集成案例 50

3.2 VISA 53

3.2.1 VISA概述 53

3.2.2 VISA资源管理器 56

3.2.3 VISA资源模板 60

3.2.4 VISA资源类 68

3.2.5 VISA在编程中应用 70

3.2.6 虚拟仪器的软面板 72

3.2.7 NI VISA软件的安装及VXI系统硬件互连 74

3.3 VPP 75

3.3.1 仪器驱动程序 76

3.3.2 VPP在编程中的应用 82

3.4 IVI 83

3.4.1 IVI技术的特点 83

3.4.2 IVI驱动器的类型及互换性的实现原理 83

3.4.3 IVI驱动器的工作原理 84

3.4.4 IVI仪器驱动器的开发流程 86

3.4.5 仪器驱动器属性的设置 87

3.4.6 IVI软件的安装与应用 88

小结 91

习题 91

第4章 VXI总线技术规范与系统集成 92

4.1 概述 92

4.1.1 VXI总线的产生背景 92

4.1.2 VXI总线的特点 92

4.1.3 VXI总线技术规范文本 93

4.2 VXI总线的机械规范 94

4.2.1 VXI总线模块结构 95

4.2.2 VXI总线仪器的主机箱 96

4.3 VXI总线的电气规范 97

4.3.1 VXI子总线 98

4.3.2 系统管理控制（零槽资源控制器） 102

4.3.3 VXI总线仪器的环境适应性要求 103

4.4 MXI接口总线 105

4.4.1 MXI总线的结构 106

4.4.2 MXI的连接方式 106

4.4.3 MXI总线的应用 107

4.5 VXI总线的系统结构 109

4.5.1 系统结构概述 109

4.5.2 VXI总线系统器件及其操作 111

4.6 VXI总线虚拟仪器系统集成 113

4.6.1 VXI系统方案设计步骤 113

4.6.2 VXI总线系统控制器的选择 114

4.6.3 VXI总线系统主机箱的选择 117

4.6.4 VXI总线系统仪器模块的选择 119

小结 119

习题 119

第5章 PXI总线技术规范与系统构建 120

5.1 概述 120

5.1.1 PXI总线的发展历程 120

5.1.2 PXI总线结构特点 120

5.2 PXI机械规范 121

5.2.1 模块尺寸与连接器 121

5.2.2 机箱与系统槽 122

5.2.3 PXI徽标和兼容性标志 124

5.2.4 环境测试 125

5.2.5 制冷规范 125

5.2.6 机箱和模块的接地需求和EMI指导方针 125

5.3 PXI电气规范 125

5.3.1 PXI连接器引脚定义 125

5.3.2 PXI信号 126

5.3.3 机箱电源规范 130

5.4 PXI软件规范 130

5.4.1 系统软件框架标准 131

5.4.2 对已有仪器标准的支持 132

5.4.3 系统实现的其他问题 132

5.5 PXI系统构成与特点 133

5.5.1 机箱 133

5.5.2 控制器 135

5.5.3 PXI接口模块 138

5.5.4 PXI设备／模块 139

5.6 PXI仪器系统的组建与应用 142

5.6.1 PXI仪器系统的组建 142

5.6.2 PXI系统应用中需要注意的问题 144

5.6.3 PXI系统的应用 144

小结 145

习题 145

第6章 基于数据采集系统的虚拟仪器及其集成 146

6.1 数据采集系统概述 146

6.2 数据采集系统的组成 147

6.2.1 数据采集系统的基本组成 147

6.2.2 数据采集传感器 148

6.2.3 信号调理设备 154

6.2.4 数据采集与分析硬件 155

6.2.5 计算机与软件 156

6.3 数据采集（DAQ）设备 157

6.3.1 数据采集（DAQ）硬件关键特性参数 157

6.3.2 基于USB总线的DAQ设备 157

6.3.3 PCI数据采集卡 158

6.3.4 CompactDAQ 162

6.4 数据采集系统构建与集成 164

6.4.1 数据采集系统构建方法 164

6.4.2 传感器的选型 164

6.4.3 数据采集设备的设计与选型 165

6.4.4 数据采集系统总线的选择 168

6.4.5 数据采集系统主控计算机的选型 168

6.4.6 驱动软件的选择 172

6.4.7 为测量系统选择合适的应用开发软件 173

6.4.8 数据采集系统集成 175

6.5 数据采集系统构建典型案例 176

6.5.1 力、载荷与扭矩 176

6.5.2 测压元件的工作原理 176

6.5.3 测压元件的选择 177

6.5.4 扭矩传感器的工作原理 178

6.5.5 如何选择扭矩传感器 179

6.5.6 载荷和扭矩传感器的信号调理 180

小结 180

习题 180

第7章 工程装备故障检测系统设计 181

7.1 概述 181

7.1.1 虚拟仪器的通用设计流程 181

7.1.2 故障检测系统的设计原则与设计依据 182

7.2 故障检测虚拟仪器系统的总体设计 182

7.2.1 被测对象检测需求分析 182

7.2.2 总体结构设计 184

7.3 PXI模块化仪器（现场检测诊断平台）构建 185

7.3.1 虚拟仪器主控计算机选型 185

7.3.2 数据采集（DAQ）模块的选型 185

7.3.3 多路开关模块的选型 186

7.3.4 串口通讯模块的选型 187

7.3.5 PXI机箱的选型 187

7.3.6 嵌入式控制器的选型 187

7.3.7 显示控制单元的设计与选型 188

7.4 适配器设计 188

7.4.1 适配器简介 188

7.4.2 上装电子设备检测板 189

7.4.3 底盘仪表检测板 196

7.4.4 接口设备 200

7.4.5 信号接口电缆 201

7.5 故障检测系统软件设计 202

7.5.1 软件开发环境特点与选择 202

7.5.2 总体设计 205

7.5.3 软件功能 206

7.5.4 软件方案 206

7.5.5 程序设计说明 206

7.5.6 主要程序模块开发 209

7.6 用户界面设计 215

7.6.1 入口界面 215

7.6.2 检测界面 216

7.6.3 记录界面 216

7.6.4 维修指导界面 218

7.7 硬件集成与检测步骤 218

小结 220

习题 220

参考文献 222