虚拟仪器设计PDF电子书下载

1虚拟仪器概述 1

1.1虚拟仪器的基本概念 1

1.1.1虚拟仪器的定义 1

1.1.2虚拟仪器的特点 3

1.2虚拟仪器的形成和发展 4

1.2.1虚拟仪器形成的背景 4

1.2.2虚拟仪器的提出 9

1.2.3虚拟仪器的发展与展望 10

1.3虚拟仪器的系统结构 11

1.3.1虚拟仪器的系统组成和基本功能 11

1.3.2虚拟仪器的通用仪器硬件平台 13

1.4虚拟仪器的软件系统 16

1.4.1虚拟仪器的软件层次结构 16

1.4.2虚拟仪器软件系统的标准化 18

1.4.3VXI总线虚拟仪器的软件框架结构 21

1.4.4虚拟仪器的软件开发环境 22

1.5虚拟仪器技术应用 24

1.5.1虚拟仪器应用概况 24

1.5.2虚拟仪器技术在若干领域的应用简介 25

习题与思考题 26

2虚拟仪器软件开发平台 27

2.1虚拟仪器软件开发平台介绍 27

2.1.1概述 27

2.1.2LabVIEW 27

2.1.3LabWindows/CVI 29

2.1.4AgilentVEE 29

2.2LabVIEW编程初步 30

2.2.1LabVIEW的基本VI介绍 30

2.2.2LabVIEW的基本开发环境 32

2.2.3LabVIEW的模板 34

2.2.4LabVIEW的数据类型 38

2.2.5控件的属性设定 39

2.2.6创建VI程序 43

2.2.7VI子程序 47

2.3LabVIEW的程序结构 50

2.3.1For循环 50

2.3.2While循环 53

2.3.3Case结构 54

2.3.4顺序结构 55

2.3.5事件结构 57

2.3.6公式节点 60

2.3.7局部变量和全局变量 61

2.4数组、簇和字符串 63

2.4.1数组 63

2.4.2簇 72

2.5图形化数据显示 79

2.5.1图形控件模板 79

2.5.2WaveformChart 80

2.5.3WaveformGraph 84

2.5.4XYGraph和ExpressXYGraph 86

2.5.5DigitalWaveformGraph 87

2.5.6三维图形显示 88

2.6文件操作 90

2.6.1LabVIEW的文件类型 90

2.6.2文件1/O函数 91

2.6.3文本文件的输入和输出 98

2.6.4电子表格文件的输入和输出 100

2.6.5二进制文件的输入和输出 101

2.6.6数据记录文件的输入和输出 103

习题与思考题 104

3虚拟仪器的测试信号分析与处理技术 106

3.1测试信号分析处理概述 106

3.1.1测试信号的基本类型 106

3.1.2测试信号的描述 108

3.1.3虚拟仪器测试信号分析处理程序的基本内容 112

3.1.4LabVIEW中的测试信号分析处理函数库简介 113

3.2测试信号产生 115

3.2.1测试信号产生途径和波形数据表示 115

3.2.2仿真信号产生函数 117

3.2.3仿真信号发生器Simulate Signal.vi 118

3.2.4多谐信号附加噪声的波形发生器TonesandNoiseWaveform.vi 120

3.2.5公式节点产生仿真信号 122

3.3信号波形的时域测量和处理 124

3.3.1信号的幅值特征值 124

3.3.2信号的时间特征值 128

3.3.3信号的相位特征值 129

3.3.4信号运算及LabVIEW实现 129

3.3.5波形修整、越限监测和波形操作 132

3.4测试信号的相关分析和卷积运算 135

3.4.1测试信号的相关分析 135

3.4.2卷积积分 137

3.4.3在LabVIEW中进行相关分析和卷积运算 137

3.5数字滤波器在虚拟仪器中的应用及其软件实现 140

3.5.1调用数字滤波器子程序的几个问题 140

3.5.2在LabVIEW中应用滤波器 141

3.6信号和系统的频率分析技术及其软件实现 146

3.6.1离散傅里叶变换 146

3.6.2在LabVIEW中的频谱分析VI 148

3.6.3功率谱分析及其VI 153

3.6.4谐波分析及其LabVIEW实现 154

3.7逐点分析库 157

3.8虚拟仪器中其他常用数据处理技术 158

3.8.1概率和统计函数 158

3.8.2曲线拟合 159

3.8.3线性代数 160

习题与思考题 161

4DAQ虚拟仪器硬件技术 162

4.1数据采集（DAQ）及数据采集系统（DAS） 163

4.1.1数据采集的基本概念 163

4.1.2数据采集系统基本组成 163

4.1.3数据采集系统的主要性能指标 166

4.2信号获取与信号调理技术 167

4.2.1信号获取方法和途径 167

4.2.2采集信号调理的主要功能 168

4.2.3模拟开关 169

4.2.4测量放大电路 171

4.2.5模拟量（激励信号）输出 172

4.3采样保持与A/D转换技术 175

4.3.1采样保持器 175

4.3.2A/D转换器的分类和指标 177

4.3.3高速A/D转换器的原理 181

4.4数据存储与数据传输技术 185

4.4.1ADC与CPU直接数据传输 185

4.4.2基于高速数据缓存技术的数据传输方式 187

4.5PCI总线及其接口技术 189

4.5.1基于PCI总线数据采集卡的总体设计方案 189

4.5.2PCI总线概述 190

4.5.3PCI总线接口设计 193

4.6多通道的组建方案 196

4.6.1不带采样／保持器的A/D转换通道 197

4.6.2带采样／保持器的A/D转换通道 198

4.7多功能数据采集卡典型实例分析 200

4.7.1多功能数据采集卡概述 200

4.7.2PCI-1200的组成原理及技术性能 202

4.7.3模拟输入信号的连接 207

4.7.4PCI-1200卡的功能单元 212

4.7.5数据采集的工作原理 220

习题与思考题 226

5 DAQ虚拟仪器软件编程 227

5.1DAQ软件的组成 227

5.1.1数据采集卡的驱动软件 227

5.1.2PC-DAQ仪器的应用软件编程 228

5.2LabVIEW的DAQ软件概述 229

5.2.1引言 229

5.2.2传统DAQ库VI 230

5.3模拟输入 231

5.3.1模拟输入VI的分类 231

5.3.2初级模拟输入VI 232

5.3.3中级模拟输入VI 234

5.3.4设计示例——连续信号采集与显示仪 235

5.4模拟输出 236

5.4.1模拟输出的分类 236

5.4.2初级模拟输出VI 236

5.4.3中级模拟输出VI 238

5.5数字I/O和计数器 240

5.5.1数字I/O VI 240

5.5.2计数器VI 241

5.6DAQmx——新版DAQ库 244

5.6.1引言 244

5.6.2DAQAssistant 244

5.6.3DAQmx的应用 246

5.6.4共用传统DAQ和DAQmx 247

5.7非NI公司的数据采集卡DAQ编程 248

5.7.1直接端口读／写方式（I/O方式） 248

5.7.2调用C语言源代码的方式（CIN方式） 249

5.7.3调用动态链接库的方式（CLF方式） 249

习题与思考题 257

6虚拟仪器通用测试平台及应用 258

6.1概述 258

6.1.1虚拟仪器通用测试平台的组成 258

6.1.2虚拟仪器通用测试平台的应用 9

6.2高速多功能DAQ主板 259

6.2.1高速数据采集技术概况 259

6.2.2高速数据采集的关键技术 260

6.2.3高速多功能DAQ主板的方案 261

6.3模拟输入信号的调理 262

6.3.1模拟输入通道的组成和量程设计 262

6.3.2前级调理电路的设计 263

6.3.3后级驱动放大器的设计 265

6.4高速采集及存储系统设计 266

6.4.1采集和存储系统方案设计 266

6.4.2采集系统核心器件——AD9288 268

6.4.3ADC设计的几点考虑 269

6.4.4采集存储器的读写控制 272

6.5时序控制逻辑设计 272

6.5.1关于采集速率的设计 272

6.5.2触发电路的设计 273

6.5.3基于FPGA的时序逻辑拉制电路 276

6.6DDS信号源的设计 278

6.6.1DDS信号源概述 278

6.6.2DDS信号发生模块的原理和设计 280

6.7模拟输出信号的调理技术 288

6.7.1模拟输出通道的组成框图 288

6.7.2输出频率 288

6.7.3输出幅度调节 289

6.7.4直流偏置的调节 291

6.7.5放大器选择 291

6.8虚拟仪器的软件设计 292

6.9数字存储示波器的软件设计 293

6.9.1功能和要求 293

6.9.2前面板设计 294

6.9.3框图程序设计 297

6.10频率特性测试仪的软件设计 298

6.10.1频率特性测试仪原理 298

6.10.2频率特性测试仪前面板 299

6.10.3框图程序设计 300

习题与思考题 301

7虚拟仪器系统集成的总线技术 303

7.1总线概述 303

7.1.1总线的定义和分类 303

7.1.2总线标准与标准总线 305

7.1.3测控总线 307

7.2GPIB总线 310

7.2.1GPIB总线概述 310

7.2.2GPIB总线的主要特征 3

7.2.3GPIB接口功能 313

7.2.4GPIB接口总线组成 314

7.2.5三线通信联络过程 317

7.2.6GPIB系统的LabVIEW编程 318

7.3VXI总线 321

7.3.1VXI总线概述 321

7.3.2VXI总线的结构 323

7.3.3VXI总线系统控制方案 327

7.3.4VXI系统的LabVIEW编程 330

7.4PXI总线 333

7.4.1PXI总线概述 333

7.4.2PXI的机械结构 335

7.4.3PXI的电气结构 337

7.4.4PXI的软件结构 339

7.4.5并行测控总线性能分析对比 343

7.5网络化总线技术 346

7.5.1引言 346

7.5.2测试系统的分布式体系结构 347

7.5.3网络体系结构及网络协议 348

7.5.4网络型测试系统的组网模式 351

7.5.5网络型测试系统的实现技术 352

7.5.6LXI总线 363

习题与思考题 371

8仪器驱动器设计 373

8.1虚拟仪器软件结构VISA 373

8.1.1VISA的基本概念 373

8.1.2VISA的组成原理 376

8.1.3VISA编程及应用实例 380

8.1.4VISA在LabVIEW中的实现 385

8.2VPP仪器驱动程序 390

8.2.1仪器驱动器概述 390

8.2.2VPP仪器驱动器的结构模型 393

8.2.3仪器驱动程序函数简介 396

8.2.4仪器驱动程序功能面板 398

8.3基于IVI规范的互换型驱动器 400

8.3.1IVI概述 400

8.3.2IVI驱动器的类型 402

8.3.3IVI函数库 406

8.3.4IVI特定驱动程序的开发 408

8.4VPP仪器驱动程序设计 410

8.4.1VPP仪器驱动程序设计概要 410

8.4.2VPP仪器驱动程序的设计实例 414

8.5LabVIEW仪器驱动程序 423

8.5.1仪器驱动程序的获得与安装 423

8.5.2验证仪器驱动软件 424

习题与思考题 425

参考文献 426