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第1章 虚拟仪器基础 1

1.1 虚拟仪器的概念 1

1.1.1 仪器控制 1

1.1.2 数据采集 2

1.2 虚拟仪器的硬件系统 2

1.3 虚拟仪器的软件系统 3

1.3.1 驱动程序和API 4

1.3.2 虚拟仪器开发环境 4

1.3.3 自定义的测量和测试程序 4

1.4 LabVIEW简介 4

1.5 虚拟仪器设计方法 5

1.5.1 确定虚拟仪器的类型 5

1.5.2 选择合适的虚拟仪器软件开发平台 6

1.5.3 开发虚拟仪器应用软件 6

1.5.4 系统调试 6

1.5.5 编写系统开发文档 6

1.5.6 测量=采集＋计算 6

第2章 LabVIEW基础 7

2.1 启动LabVIEW 7

2.2 LabVIEW程序的基本构成 8

2.2.1 前面板和程序框图 8

2.2.2 前面板和程序框图工具条 11

2.2.3 图标和连线板 13

2.3 LabVIEW的选板 13

2.3.1 工具选板 13

2.3.2 控件选板 14

2.3.3 函数选板 15

2.3.4 选板操作 17

2.4 LabVIEW的基本数据类型 19

2.4.1 数值数据类型 19

2.4.2 布尔数据类型 23

2.5 获取帮助 25

第3章 VI创建、编辑和调试 29

3.1 创建一个VI 29

3.2 子VI 31

3.2.1 创建和编辑图标 31

3.2.2 定义连线板 33

3.2.3 创建子VI举例 34

3.3 VI编辑技术 35

3.3.1 创建对象 35

3.3.2 选择对象 37

3.3.3 移动对象 38

3.3.4 复制和删除对象 38

3.3.5 标注对象 38

3.3.6 改变文本字体、大小、形状和颜色 40

3.3.7 排列对象 42

3.3.8 改变对象大小 42

3.3.9 改变对象颜色 43

3.3.10 建立和编辑连线 45

3.3.11 其他编辑技术 47

3.4 VI调试技术 47

3.4.1 单步执行 48

3.4.2 设置执行程序高亮 48

3.4.3 探针工具 48

3.4.4 断点 48

第4章 程序结构 49

4.1 循环结构 49

4.1.1 Whilc循环 49

4.1.2 For循环 51

4.1.3 循环结构内外的数据交换与自动索引 52

4.1.4 移位寄存器和反馈节点 54

4.2 条件结构 57

4.3 顺序结构 60

4.3.1 层叠式顺序结构 60

4.3.2 平铺式顺序结构 61

4.4 公式节点 62

4.5 事件结构 65

第5章 数组、簇和波形 69

5.1 数组 69

5.1.1 数组的创建 69

5.1.2 数组操作函数 73

5.2 簇 79

5.2.1 簇的创建 79

5.2.2 簇操作函数 81

5.3 波形 85

5.3.1 波形的创建 85

5.3.2 波形操作函数 87

第6章 图形显示控件 89

6.1 波形图 89

6.1.1 波形图的数据格式 90

6.1.2 定制波形图的属性 92

6.2 波形图表 96

6.3 XY图 97

6.4 强度图表显示控件 98

6.5 数字波形图 100

6.6 三维图形控件 103

第7章 字符串和文件I/O 106

7.1 字符串 106

7.1.1 字符串控件 106

7.1.2 字符串的显示方式 109

7.1.3 字符串函数 109

7.2 文件I/O 112

7.2.1 文件I/O函数 113

7.2.2 文本文件 115

7.2.3 二进制文件 117

7.2.4 数据记录文件 119

7.2.5 其他文件类型 119

第8章 数据采集 121

8.1 数据采集的基本概念 121

8.1.1 信号调理简介 121

8.1.2 采样率和采样定理 123

8.1.3 分辨率 125

8.1.4 测量系统的连接方式 125

8.1.5 通道和任务 128

8.1.6 触发 129

8.1.7 多通道的采样方式 130

8.2 数据采集卡设置与测试 132

8.2.1 数据采集卡的功能 132

8.2.2 数据采集卡的软件配置 132

8.2.3 数据采集卡的相关参数 133

8.3 数据采集VI 135

8.3.1 DAQ助手Express VI简介 135

8.3.2 DAQmx VI简介 139

8.3.3 DAQmx的任务状态模型 142

8.4 模拟输入 143

8.4.1 单点模入 144

8.4.2 软件定时的多点模入 144

8.4.3 模入一段数据 145

8.4.4 连续模入 145

8.5 模拟输出 147

8.5.1 单点模出 147

8.5.2 软件定时的多点模出 148

8.5.3 模出一段数据 148

8.5.4 连续模出 150

8.6 触发采集 152

8.6.1 模拟边沿触发 152

8.6.2 模拟窗口触发 152

8.6.3 数字边沿触发 153

8.7 数字I/O 153

8.7.1 基本知识 153

8.7.2 数字I/O简介 154

8.8 计数器 155

8.8.1 事件计数器 155

8.8.2 脉冲发生 156

8.8.3 频率测量 156

8.8.4 周期脉宽测量 157

第9章 信号分析与处理 158

9.1 信号分析和处理基础理论 158

9.1.1 模拟信号和傅里叶变换 158

9.1.2 数字信号和离散时间傅里叶变换 158

9.1.3 离散傅里叶变换和FFT 159

9.1.4 数字信号时频分析 163

9.1.5 数字滤波器 165

9.1.6 相关分析 174

9.2 LabVIEW中的信号分析和处理工具 175

9.3 应用举例 178

9.3.1 信号发生 178

9.3.2 频域分析 179

9.3.3 数字滤波 182

9.3.4 时域分析 185

9.3.5 曲线拟合 186

第10章 局部、全局变量和属性节点 188

10.1 局部变量 188

10.2 全局变量 189

10.3 属性节点 189

10.3.1 控件通用属性 190

10.3.2 特定控件属性举例 192

10.4 并行访问局部、全局变量和属性节点的竞态条件 193

第11章 虚拟仪器设计举例 195

11.1 轴承缺陷故障诊断 195

11.1.1 轴承故障测试系统概述 195

11.1.2 故障滚动轴承振动的数学模型 196

11.1.3 故障诊断算法 197

11.1.4 故障诊断算法的LabVIEW实现 198

11.1.5 实验结果 201

11.2 功率测量 202

11.2.1 功率算法 202

11.2.2 算法仿真 203

11.2.3 实采测量 207

11.3 信号发生器 209

11.3.1 算法实现 209

11.3.2 基本波形发生 209

11.3.3 公式波形发生 209

11.3.4 验证发生波形 210

11.3.5 结果分析 212

11.4 基于声卡的声音识别 213

11.4.1 声卡的工作原理和性能指标 213

11.4.2 声音识别技术 214

11.4.3 LabVIEW中有关声卡的函数简介 214

11.4.4 声音身份识别的软件实现 215

11.4.5 结果分析 219

11.5 太阳能电池板自动跟踪系统 219

11.5.1 太阳能电池板自动跟踪系统概述 219

11.5.2 主要模块功能简介 220

11.5.3 实验测试与结果分析 224

11.6 基于NI-CompactRIO的大跨空间结构健康监测系统 225

11.6.1 大跨空间结构健康监测系统概述 225

11.6.2 系统主要功能模块简介 226

11.6.3 系统运行测试 228

11.7 基于加速度传感器的多功能手势感应控制器 230

11.7.1 控制器系统特点和功能概述 230

11.7.2 工作原理和算法设计 230

11.7.3 系统运行 232

11.8 大型储罐底板缺陷检测器 235

11.8.1 储罐底板缺陷检测器概述 235

11.8.2 储罐底板漏磁检测器结构 235

11.8.3 虚拟仪器软件设计 235

11.8.4 实验结果 237

附录 32学时教学大纲 238

参考文献 240